医学图像检索技术的应用研究

冯伍，曹晓莉

延安大学附属医院 a.网络中心；b.放射科，陕西 延安 716000

医学图像检索技术的应用研究

冯伍a，曹晓莉b

延安大学附属医院 a.网络中心；b.放射科，陕西 延安 716000

医学图像的检索一直是人们所关注的焦点，本文主要介绍了基于内容的医学图像检索的意义、工作原理和方法。本研究将COM技术引入到医学图像检索中，使用MATLAB制作COM组件供VB调用、实现图像处理。实验表明，在VB开发环境中调用COM组件，能大大加快软件开发的进度、缩短源代码，提高代码质量及软件的稳定性。

医学图像检索；医学图像；图像检索技术；COM技术

随着医学成像技术的发展和医院信息网络的普及，我院每天都会产生大量的病人生理、病理和解剖信息的医学图像。这些图像为医生进行临床诊断、手术计划、鉴别诊断以及病情跟踪提供了客观依据。但是医学图像数据的爆炸性增长使得图像管理和检索成为关键，如何快速、准确地检索出所需的医学图像，一直是近年来人们所关注的焦点。传统的方法是基于文本[1]的医学图像检索，即根据病人的姓名、住院号、图像的序列号、医师姓名等文本字段查询所需图像。但是基于文本的检索需要医师对每幅医学图像进行人工注解，因此，难免会出现一些弊端：① 人工注释有很强的主观性，有时也存在用词不规范和不精确的情况，因此，根据图像注释检索时，往往会导致检索结果会出现失败；② 医师对同一幅医学图像所下的两次诊断报告不可能完全一致； ③ 很难用文字准确地描述医学图像的物理特征和视觉特征；④ 检索的范围有很大的局限性。基于文本的检索只能检索某个人或者某个医师对应的图像，但要检索不同医师、不同病人却有相同疾病的图像时有很大的局限性，这大大地限制了医学图像在临床诊断、医学统计、医学教育等领域中的应用。人工标注速度慢、效率低，检索的结果往往不能满足用户的需求。如果能利用图像处理工具MATLAB软件，从医学图像中提取灰度、形状、纹理等特征参量，构成描述图像内容的特征向量，并以这些特征向量作为建立索引和匹配的客观依据，这样就可直接根据医学图像的特征向量从医学库中检索出所需的图像。

将基于内容的图像检索[2]（Content-base image retrieval，CBIR）技术运用于医学图像，是医学图像应用发展的必然趋势，也是医学知识发现的典型应用。它不仅为医学图像数据库的工作减轻了负担，而且还扩展了医学图像在医学领域中的应用。

1 CBIR系统的基本工作原理

CBIR技术涉及到图像处理、计算机视觉、模式识别以及神经网络等学科，同时也和人脑的认识程度紧密相关。它的基本工作原理[3]是：对图像中的每幅图像，先进行图像分析，提取图像特征或目标的特征向量，建立相应的特征向量库。

典型的图像检索系统一般由2部分构成：数据库生成子系统和数据库图像查询子系统。每个子系统包含相应的功能模块和部件。CBIR系统结构，见图1。

图1 CBIR系统结构

在进行图像检索时，对给定的查询例图，先进行特征提取，然后将该例图的特征向量与特征库中的特征向量进行匹配，并根据匹配结果再到图像库中检索，就可检索出所需的图像。医学图像CBIR系统可以帮助医生在海量数据库中快速寻找具有类似病理特征的图像，大大扩展了医学图像在医学领域中的应用。

2 COM技术在医学图像检索中的应用

通过MATLAB COM Builder编译生成的COM组件[5]，具有与开发工具语言无关的特性，而且运行效率高、易扩展、便于使用和管理，它可以供VB或其他应用程序调用。COM组件和其他软件集成在一起，可实现复杂的应用程序。

2.1 制作COM控件基本步骤

用MATLAB COM生成器创建COM[6]组件过程：① 启动COM Builder，创建一个工程，设置相关属性；② 增加所需的功能，即添加相应的.m和.mex文件，添加组件的属性和事件；③ 编译创建组件；④ 包装/注册和发布组件文件。

2.2 VB调用COM组件在图像边缘提取中的应用[7]

把制作好的组件注册到计算机后，就可以在VB中调用COM组件了[6]。

（1）界面设计。设计两个按钮：“输入图像”和“边缘提取”，见图2。

图2 VB程序窗口

（2）引入COM组件。在VB开发工具中，首先通过“工程”→“引用”将MATLAB编译的组件引入到工程中来[8]。

（3）加关键字WithEvents。为了让类实例能响应事件，需要在类实例前加上关键字WithEvents。加入这条指令相当于程序运行此处时，其实现的代码将由客户端程序VB完成。

（4）边缘检测的部分代码。

（5）程序运行结果（图3）。

图3 图像边缘检测结果

3 结束语

利用MATLAB制作COM组件供VB调用，实现了基于内容的图像检索。应用实验表明，在VB开发环境中调用COM组件，有很大的优点：能大大加快软件开发的进度；能高效地进行软件开发，缩短源代码，对程序设计产生很大的影响；能提高代码质量及软件的稳定性，使得程序更加专业和灵活。

CBIR是一个综合了光学、数学、电子学、计算机科学、信息论、人工智能等各门学科的研究领域，它的理论基础复杂，应用范围广，是一个非常有价值和发展前途的研究方向。本文主要是利用MATLAB制作COM组件供VB调用，它是实现图像处理的有效方法。使用MATLAB COM Builder可以很快编译COM组件，采用这种开发模式，除了跨语言的特性以外，还可以在多个不同的软件开发应用中重复利用同一个组件，编译的COM组件也易于在Windows操作系统中发布。在VB开发环境中用少量的代码就可以调用COM组件[9]。同时，能大大加快软件开发的进度、缩短源代码，提高代码质量及软件的稳定性。我们用MATLAB制作的图像的噪声滤除、图像锐化、边缘检测、颜色直方图特征提取等COM组件，可用来进行图像预处理与特征提取，为图像检索奠定了良好的基础[10]。

[1]李正超.图像检索技术的研究与应用[J].井冈山学院学报,2008,29(6):28.

[2] 沈晔,李敏丹,夏顺仁.基于内容的医学图像检索技术[J].计算机辅助设计与图形学学报,2010,22(4):569.

[3] 李封,赵燕.基于内容的医学图像检索技术的研究[J].机械设计与制造,2009,(12):28.

[4] 王正林,刘明.精通MATLAB7[M].北京:电子工业出版社,2006:611.

[5] 张赛民,陈灵君.VB调用MATLAB制的COM组件实现二者混合编程[J].微型电脑应用,2006,22(4):53.

[6]赵海春.COM组件的设计与应用[J].邵阳学院学报(自然科学版),2009,26(1):58.

[7] 王梦蛟,等.基于COM组件的VB与Matlab混合编程在医学影像处理中的[J].中国医疗设备,2009,24(1):32-33.

[8] 胡静,吴云,张燕.基于COM组件的VB与MATLAB混合编程技术在地形变数据分析中的应用[J].大地测量与地球动力学,2011,31(6):123.

[9]曹玉珍,等.基于Web的医院信息系统架构及其数据交互设计[J].中国医疗设备,2010,25(8):23-25.

[10] 陈武凡,秦安,江少蜂,等.医学图像分析的现状与展望[J].中国生物医学工程学报,2008,27(2):175.

Appliecation Research of Medical Image Retrieval Technology

FENG Wua, CAO Xiao-lib
a. Network Center; b.Radiology Department,Yan'an University Affiliated, Yan'an shaanxi 716000, China

Medical image retrieval has been the focus of people attention. This paper describes the concept,principles and methods of content-based medical image retrieval, introduces the COM technology into the medical image retrieval, and achieves the image processing by using MATLAB COM object in the VB software.The experiment indicated that the use of COM object in the VB development environment can greatly speed up the progress of software development, shorten the source code and improve the code quality and the software stability.

medical image retrieval; medical image; image retrieval technique; COM technology

1674-1633(2011)10-0025-02

2011-05-12

2011-08-22基金项目：延安大学附属医院研究生管理科创新基金项目（10YJ52）。

本文作者：冯伍，硕士研究生；主要研究方向：图形图像处理。

作者邮箱：sxyadxfw@163.com

TP391.41

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2011.10.006