生物圖像處理技術
正文
又稱生物成像技術，是利用成像原理和自動模式識別的方法，以電子計算機為工具，把不能被肉眼觀察到的以及不易被計算機讀入的、反映生物學對像所特有的數據和結構等，轉換成便於使用的直觀圖像，包括對圖像的加工處理和對圖像的分析。生物圖像處理技術是60年代發展起來的新技術，最早可追溯到攝影術和顯微技術，19世紀後期 X射線診斷儀又將成像技術推進一大步。近20年除電子顯微鏡不斷發展外，在成像技術方面有超聲成像、正電子成像和核磁共振成像等，分別通過各種光學機械掃描、電子掃描和電荷耦合器件掃描獲取圖像。生物圖像處理技術的發展與醫學診斷的需求密切相關。成像原理和技術 對於那些可以直接觀察到的圖像，可通過各種光學機械掃描或電子掃描，其中包括電視攝像(TV)掃描和電子耦合器件(CCD)掃描;而對於位於人體內部，不能用肉眼直接觀察的部位,則要通過X射線、超聲反射或吸收和正電子掃描等技術獲取圖像。在獲取圖像的過程中，需要利用各種先進的成像原理和技術。例如，利用超聲信號源通過“B超診斷儀”形成圖象,利用環狀 X射線信號源通過計算機斷層掃描分析儀以及利用同位素標記的L-葡萄糖進行正電子掃描以獲得立體圖像等等。
圖像的處理和分析 數字圖像的處理主要包括去除干擾，突出有用的信號，對模糊圖像進行恢復並使之清晰化等步驟。如對於利用X射線所得的胸透照片,可以通過上述步驟示出病變部位的邊緣，以利於診斷。對圖像的分析是指在圖像處理的基礎上對目標的各種特徵進行定量描述。例如，在癌細胞自動識別中，為了確定一個細胞的性質，需要測定它的細胞核面積、形狀、總光密度、胞核結構等定量特徵，這一任務屬於圖像分析的範疇。進一步的圖像分析還包括對於場景的分析和理解等內容。生物圖像處理和分析包括以下幾個主要方面：
顯微圖像分析 其主要目標為：①通過對於細胞和組織的高解析度計算機分析技術，提高在疑難情況下的鑑別診斷效果；②研製高速度的生物細胞篩選裝置，通過細胞形態特徵對癌症等疾病進行普查；③實現對染色體分析自動化，自動發現中期染色體，通過人機互動作用進行染色體核型及帶型分析；④實現生物組織及器官的三維重建等。這類套用的共同特點是被分析的圖像直接從顯微鏡輸入，它們是細胞或組織的切片或塗片。從顯微鏡輸入圖像的優點是可以進行直接分析，減少轉換時間，套用方便，分析精度比較高。
放射或輻射圖像的處理和分析 主要指使用 X射線輻射透視技術、超聲成像技術、正電子成像技術、核磁共振成像技術進行無損傷診斷。被分析對象均為體內部位，包括冠狀動脈、大腦、動脈以及其他內臟器官，對這樣對象進行生理活動狀態下的形態測量分析，其結果可直接用於醫學診斷。
電鏡圖像處理 對於應免受輻射損傷的對象，可以藉助圖像處理技術減少電子輻射強度而仍可得到清晰的圖像。對於某些內部對稱的生物樣品（如病毒），利用電鏡對一個或幾個方位進行觀察，再通過圖像處理即可綜合各種信息重建樣品的三維結構。這種方法的繼續發展改進有可能解決某些不規則、不能形成晶體排列的樣品的主體結構的分析問題，從而將生物分子水平的結構研究推進到新的階段。
斷層結構的處理和分析(CT) 這一領域可以作為現代醫學診斷技術的代表，它利用各個被掃描的斷層，通過一系列褶積和反褶積變換，首先恢復每個斷層的影像，然後通過對若干相鄰斷層的連續處理得到一個完整器官或組織的三維圖像。這一方法對於臨床診斷具有直接的現實意義。
生物圖像處理技術正向著損傷小、直觀、迫近生活狀態、能反映瞬間動態變化的成像方法發展。處理和分析方法更趨向於自動化，包括噪聲小、清晰度高等方面。
