基于MATLAB聯合MIMICS的醫學圖像處理方法分析

陳展鱗

關鍵詞;MATLAB;MIMICS;醫學圖像處理

現代科學技術的發展促進了當前醫學診斷的進步，多種影像學診斷儀器應用于臨床診斷當中，對于提升疾病診斷準確性有重要意義。在應用現代化醫療設備對患者身體進行檢查后，需要利用相應的技術對醫療設備采集的患者圖片信息進行處理，將患者信息轉換為圖片信息，讓醫生能夠根據圖片判斷患者的病情，實施精準醫療。因此，醫學圖像的處理對于醫學發展而言意義重大。從這一角度看，提升醫學圖像的處理速度以及處理精度，就能夠提升后續的醫療處理工作效率及質量。基于此，本研究針對醫學圖像處理方法展開研究。

1.醫學圖像處理的重要性

醫學圖像處理是醫療工作機醫學研究中的一項重要工作，其主要包括醫學圖形基礎分析、醫學圖像增強技術、圖像分割技術、醫學圖像配準技術以及醫學可視化技術[1]。利用相關技術，對醫學圖像做良好處理，能夠為后續醫療處理、醫學研究等工作的開展奠定基礎，其重要性主要體現在兩方面：

從醫學研究角度而言，其所需要的研究樣本信息需要圖像采集，在圖像采集完畢之后需要使用圖像基礎處理技術以及圖像的基礎環節完成圖像的分析工作，從而做到圖像的良好處理，確保醫學研究更加精準合理。

從醫學醫療工作展開角度而言，醫學圖像處理能夠輔助醫學診斷以及醫學治療工作（手術）的開展。一方面，醫療診斷工作展開中需要利用先進的儀器設備進行患者信息采集，對患者病態器官及周圍組織的圖像進行采集，并經過必要的圖像處理，如：圖像分割、圖像融合以及圖像三維可視化處理，實現圖像的良好分辨，便于醫療工作者對病變位置進行分析和觀察，從而了解到患者的診斷情況，做好醫療工作。另外一個方面，通過圖像處理也能夠輔助醫療手術的開展，在手術開展前，醫療工作者可以通過清晰、精準的圖像，確定手術方案，完成手術準備，從而確保手術展開事半功倍，極大程度上提升手術成功概率;手術中可以參考醫學圖像處理結果，精準手術及治療。

2.MATLAB與MIMICS在圖像處理中作用

MATLAB與MIMICS軟件都是現代醫療工作展開過程中常用的圖像處理軟件。以下對兩種軟件的主要功能予以介紹：

2.1MATLAB軟件在圖像處理中的作用

MATLAB醫學圖像處理模塊，是現代醫學圖像處理中常見的軟件工藝模塊，該軟件中文全稱為“矩陣實驗室”圖像處理，是由美國公司研制推出的數值計算、模型計算以及圖像處理的有效醫學軟件模塊[2]。該軟件在實際的應用過程中，主要有圖像處理功能、數據可視化圖像優化功能、圖像數值分析功能等，同時也能夠實現數據建模仿真以及人際交互，通過圖像處理程序的良好設定，實現圖像圖形的良好處理。MATLAB醫學圖像處理模塊儀器獨特的優勢在當前醫學圖像處理中應用，對于現代醫學處理有非常重要的作用，主要體現為：（1）MATLAB醫學圖像處理模塊具有圖像運算功能，能夠將醫學圖像碎片化以及模型化，利用內部的邏輯運算模型對醫學圖像進行全面的處理，提升醫學圖像的處理效果。（2）MATLAB醫學圖像處理模塊具有醫學圖像專用的特點，適合在醫學領域的所有圖像處理中應用，因為其在圖像處理以及數據儲存過程中，采用是專用醫學圖像格式，在其進行圖像處理中，不需要經過格式轉換就能夠完成直接的圖像處理，極大程度上提高了醫學圖像處理的效率性。（3）MATLAB模塊應用過程中，也具有便利性特點，系統本身帶有GUI模塊，能夠實現圖片的美觀化處理，根據醫療使用者需求或者客戶觀察需求將圖片全部或者部分區域進行美觀，從而實現圖像的良好操作。

MATLAB醫學圖像處理軟件俱進發展已經達到30年左右，從整個模塊的應用效率而言，其圖像處理效率和精度都非常高。但是由于軟件在圖像處理中，需要做好數據模型設計以及數據計算，則需要采用邏輯編程進行軟件處理，所以導致普通醫師在自主研究過程中，很難做好軟件編程控制，使用起來有不夠方便的地方，影響到該軟件的使用推廣效率。

2.2MIMICS軟件在圖像處理中的作用

MIMICS軟件也是現代醫學發展中常用的一種圖形處理軟件，是由比利時公司發明的一種新型圖像處理軟件，對于現代醫療圖像處理軟件發展應用有非常關鍵的作用，能夠最大程度上提升醫療軟件的良好效果，也能夠提升醫療軟件的工作運行質量[3]。MIMICS軟件是一種醫用和商用雙向的圖像處理軟件，該軟件在使用過程中能夠以最快的速度導入CT、MRI等斷層數據，利用闕值和形態學計算方法完成對圖像的分割和核算，并且利用三維重建方法完成對圖像的良好處理。圖像三維重建功能是MIMICS軟件最為獨特的功能之一，除此之外，此種處理技術還具有以下作用：（1）MIMICS軟件具有圖像導入轉換處理的功能，能夠將圖片信息、數據信息或者醫學影響信息導入到軟件當中，從而實現了圖像導入的良好核算，對于圖像的運算處理也有非常關鍵的作用，最大程度上提升圖像處理的方法。（2）MIMICS軟件具有多種醫學圖像處理功能，可以實現醫學圖像的良好處理。如，該軟件具有良好的圖像分割、圖像可視化、圖像配準、圖像測量等模塊，能夠實現圖像的全面處理，通過全面的圖像處理，確保軟件圖像的處理工藝應用更加合理，最大程度上提升醫學圖像的綜合處理效果，最大程度上保障圖像處理質量。（3）該軟件對于醫學手術的良好展開也有非常積極的作用，在其進行醫學圖像處理中，能夠利用該軟件完成手術環節的模擬，通過模擬完成手術流程優化，極大程度上提升了手續成功率。

MIMICS軟件是功能更加完備的圖像處理軟件，與MATLAB醫學圖像處理模塊相比，該軟件的使用更加方便，不用使用程序設定就能夠完成醫學圖像處理，簡化了使用流程。但是從圖像處理功能角度而言，MIMICS軟件比MATLAB醫學圖像處理模塊要少，并且處理效果也比較差。MIMICS、MATLAB均具有自身應用優勢，在醫療圖像處理中發揮重要作用，但也均存在不足。所以在現代醫學發展研究背景下，要求在當前醫療醫學圖像處理過程中，應該注重兩種軟件的結合，確保醫學圖像處理應用更加積極合理。理論上，兩個軟件的結合應用對于現代醫療圖像處理工作有非常積極的作用，也能夠最大程度上提升醫學圖像處理效果，更好的服務于醫療工作的開展、醫療研究。所以在現代化醫療工作展開中，應該積極探索兩種軟件的聯合應用。

3.基于MATLAB聯合MIMICS的醫學圖像處理方法及實例應用

MATLAB醫學圖像處理模塊和MIMICS在相互應用過程中都具有一定的弊端，并且兩個軟件從功能角度而言具有互補性[4]。所以，在現代醫學圖像處理工作展開過程中，可以嘗試采用兩種軟件結合處理的方法進行醫學圖像處理。利用MATLAB軟件完成DICOM圖像轉換以及基礎圖像處理，并且利用軟件完成后續的圖像處理，從而實現了醫學圖像的良好整理，也能夠最大程度上提升醫學圖像處理效果。本文進行研究過程中，針對A醫學研究中軟骨與骨骼密度的醫學圖像進行處理，利用MATLAB聯合MIMICS軟件進行醫學圖像處理，取得了良好的圖形處理效果。以下為兩個軟件的結合應用分析。

3.1 MATLAB的應用

MATLAB軟件具有良好圖像處理功能，所以在二者進行結合應用過程中，采用該軟件進行基礎的圖像處理功能。在其使用過程中，主要包括以下幾方面要點;

（1）使用流程分析

MATLAB模塊在本次圖像處理中應用先使用軟件將DICOM圖像轉換為基本的JPG和BMP格式、通過格式轉換完成，確保后續的圖像處理更加簡單。第二步根據圖像的具體需求完成平滑去噪。平滑去噪完成之后再根據精度需求完成銳化處理。最后，做好邊緣檢測提取，通過合理的工藝提取控制，確保MATLAB模塊的圖像處理更加精準。

（2）各流程具體要點研究

①圖像去噪。在本次醫學圖像處理中，還應該做好圖像的增強和去噪。其中圖像增強是指在醫學圖像處理中，主要是處理圖像和背景之間的圖像關系，在整個圖形中更突顯軟骨的顏色、軟骨形狀，在實際的增強中直方圖修正法、對比度拉伸變換函數法都是常用的方法。而圖像去噪主要是利用空域方法減少圖像傳輸期間，信息干擾造成的模糊環問題，提升圖像的高精度，實現對圖像平滑處理，提升圖像辨識圖。

②銳化處理。銳化處理也是當前醫學圖像處理中應用的重要途徑，對于現代醫學圖像的有效處理有非常關鍵的作用。醫學圖像在初次傳輸過程中，質量相對比較低，即是做完一次降噪之后，圖像處理依然相對較差，所以在利用MATLAB軟件進行圖像處理過程中，應該完成圖像處理的有效管控，提升圖像處理方法。在實際的圖像處理實施中，要求落實好各項圖像處理管控工作。本次醫學圖像的銳化處理方法選擇應用Laplacian 算子方法進行銳化操作。A完成數量化的銳化，保持陰影和噪聲點，要求數值在50左右。B“半徑”決定應用銳化影響的像素數量，細節精細的用小半徑，細節粗大的用大半徑，一般使用1.0像素即可，盡量不要超過2.0像素。通過銳化操作，進步提升圖像質量[5]。

③邊緣檢測提取操作。使用MATLAB模塊的最后一個操作步驟就是邊緣檢測提取操作，通過邊緣提取操作工作展開，確保邊緣提取操作實施更加合理，也能夠最大程度上提升邊緣操作的應用效果。邊緣操作主要是為了實現邊緣輪廓的提取，讓圖像更加清晰可見。實際的操作過程中利用MATLAB模塊的Canny 算子、 Roberts 算子、Sobel 算子、Prewitt 算子、等邊緣操作方法進行邊緣提取操作，實現邊緣操作的有效管控，提升圖像處理效果。以下圖1為MATLAB模塊操作的圖像變化情況。

3.2 MIMICS的應用

（1）使用流程分析

在本次進行醫學圖像處理中，也完成了MIMICS圖像模塊的應用，在該圖像模塊下應該做好的圖像的綜合管控處理，確保圖像技術的應用合理。在進行圖像處理實施中，主要包括以下幾個步驟;

①使用MIMICS軟件根據處理后圖像完成圖像自適應度闕值分割、實現圖像的后續基礎處理工作。

②使用MIMICS軟件根據處理后圖像完成區域生長處理。

③使用軟件完成醫學圖像三維重建工作。

④使用軟件完成三維圖像修補工作。

（2）各流程具體要點研究

①圖像自適應圖闕值分割。也是根據相應的闕值進行圖像分割處理。如，將圖像進行合理分割，分割內容分別為圖像形狀、圖像顏色、圖像紋理等多方面內容，通過分割處理后研究著能夠對圖像信息進行更加細致的研究分析[6]。

②完成區域內的生長處理，采用MIMICS軟件完成區域內的圖像信息生長處理，對于圖像處理有非常重要的作用，能夠最大程度上提升圖像處理效果。對圖像缺陷部位進行在生長處理。

③完成MIMICS軟件的三維重進。三維重建功能是該軟件的主要特點，將圖像三維化，更能夠讓使用者清晰的了解到圖像的三維立體環節，對于圖像的后續處理也有非常積極的作用。以下圖2為MIMICS軟件三維重建效果圖。

總結

探索理想的醫學圖像處理方法對于推動臨床診療及醫學研究進一步發展均具有重要意義。MATLAB和MIMICS均是醫學圖像處理中常用軟件，本研究將兩者聯合應用，發現利用兩種軟件的不同特點，能夠實現對醫學圖像的良好處理，實現圖像的三維化處理，確保圖像處理更加有效。希望本次研究能夠對醫學圖像處理方法的選擇有所幫助。

參考文獻：

[1]董默，周鴻鎖，趙若晗，等.基于MATLAB和MIMICS聯合應用下的醫學圖像處理方法研究[J].軟件，2019，40（6）：4-4

[2]閆洪波，王夢薇，徐洋，趙蓬勃，劉霈.基于Matlab GUI的醫學圖像處理仿真系統設計[J].計算機應用，2020，40（S1）：226-230.

[3]蘇奎，趙若晗，劉博強，等.基于Mimics的CT三維重建應用分析[J].軟件，2020，41（3）：3-3

[4]林思齊，熊永新，姚偉，等.基于MATLAB/Simulink的新一代電力系統動態仿真工具箱[J].電網技術，2020，44（11）：11-11

[5]張程賓，韓群，陳永平.基于MATLAB的傳熱學課程虛擬仿真實驗平臺設計[J].實驗技術與管理，2020，37（01）：132-136.

[6]馮詩韻，王飛兒，俞潔.基于Matlab軟件自動化求取參數的HEC-RAS模型構建[J].環境科學學報，2020，40（2）：8-8