Jolly_基于Python的医学图像处理框架

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1、万方数据＼＼、竺竺：JoIIy=基于Python的医学图像处理框架丘文峰1，鲍苏苏1，彭丰平2，陈宝楷1★(1．华南师范大学计算机学院，广州510631；2．华南师范大学计算机T程系，佛山528225)摘要：研究支持快速开发医学图像处理系统的框架『oUy，采用Python作为主要开发语言，通过对比当前已有的医学图像处理系统，抽象出应用层模块：数据管理模块、可视化管理模块、数椐表示及转换模决。在主流医学图像处理系统开发包lTl(、Ⅷ(等提供的医学图像分割、配准、可视化等功能基础上，提供更高级的组件式开发功能。应用实例和与当前主流开发包对比表明l

2、oily在支持快速开发医学图像处理系统中具有优势．可以作为开发医学图像处理系统的一个选择。关键词：医学图像处理；分割：可视化0引言医学图像处理是医学影像与计算机科学相交又的新必领域，通过对原始采集的医学断层数据进行I冬I像处理、可视化，最大程序地挖掘数据信息。医学图像处理对医学病理研究、诊断、医学教学都有着重要的现实意义㈣】。本文主要介绍自主开发的三维医学图像处理与分析框架，包括其设计思想、设计日标和一些实现细节。1相关工作限于篇幅，本文只介绍当前对JoUv的设计影响较大的vtklNRIA3D及PytIIon脚本语言。1．1数据同步、可视化和

3、管理的Ⅷ(扩展包：vtkINRA13D可视化开发包VTK是由美国GE公司开发的用于数据表示和操作的C++类库．在医学可视化方面被广泛使用。法国国家信息与自动化研究所根据在医学图像处理领域开发经验分析总结医学图像处理系统最重要的i条特征：窗口交互与町视化同步：能够对多样化医学信息的复杂数据进行自适应操作：使程序员能够更简单而有效地管理医学信息数据。并在这基础上设计了VTK扩展包vtklNRIA3D。实践表明，vtklNRIA3D大大减化编程人员开发医学图像处理系统的难度。1．2Pvthon脚本语言简介Jolly语言是采用Python脚本语言实现

4、的。Pvthon脚本语言足一个动态的、面向对象的、可移植的脚本语言．具有非常简洁和清晰的语法。由于Python脚本语言具有丰富的扦源库和强大的程序粘合作，H．特别适合快速原型开发和各种高层应用。尽管Python语言是脚本语言．但是其允许对核心算法模块采用高效编程语言实现．例如C++或C。因此．不影响其在要求高性能可视化的医学图像处理系统开发中的应用。2Jolly的总体设计Jolly的设计初衷仅是把vtklNRIA3D移植至Python脚本语言中。以支持系统的快速开发。随着新特性的不断引人．使得Jolly能够通过提供一套具有高级的可复川接【]来

5、简化医学网像处理系统的开发．减少医学图像处理系统开发难度．使研发人员能够集中解决问题本身．并能针对应用提供解决方案原型和新算★基金项目：“八六三”国g-高技术研究发展计划项目(No．2006AA022346)、广东省自然科学基金团队项I／I(No．6200171)收稿日期：2010-04-02修稿日期：2010—04—16作者简介：丘文峰(1984一)，男，广东韶关人，硕士研究生。研究方向为数字图像处理和虚拟手术@i$代i-I-tl机2010．05竺竺：万方数据／法的试验。2．1ToⅡv的设计目标JoUv的设计目标与Python脚本语言追求的

6、目标一致：简洁、快速应用。要使得系统能够保证简洁．最重要的就是对现有医学图像处理系统进行抽象．使得具体技术实现脱离于平台依赖。从而提供一个更适合描述医学图像处理系统的设计方式。2．2医学图像处理系统的抽象本文所指的医学图像处理系统．并不包含PACS子系统fPictureArchiving&CommunicationSystem)。可以认为是狭义的医学图像处理系统．一般医学图像处理系统应具有常规的图像处理功能，例如对比度、调整窗宽窗位、伪彩色设置、病变区测量、移动、旋转、缩放、三维重建、图像分割等。若把相关功能按模块归类。则一般医学图像处理系统

7、町划分为如下模块：图像数据模块、图像交互模块、图像预处理及分割模块、图像可视化模块。具模块问的数据流网可以用图l表示[12--13]：l医学序列图片-。。。。‘++‘。。‘’。。。。。。。。。。。。。。1’’’。。。。。。一图像序列数据阿1一般医学图像处理系统模块数据流图当前．主流的医学图像处理开发包仅提供图像预处理及分割模块的算法及图像可视化模块的算法。Jolly借鉴vtkINRIA3D的设计理念．并不强调算法的具体实现．算法实现町以由系统实现者或是第i方开发包提供。．『olly主要提供是偏向应用层的统一数据管理模块、视图同步显示模块及与模

8、块相关的高级用户界面。2．3图像处理算法抽象当前存在大量图像处理算法的分析．研发人员对算法分析主要集中于算法执行效率和叮用性。从系统使用者角度上看，系统使用者更关注