醫(yī)學(xué)基于Matlab GUI的醫(yī)學(xué)圖像處理課程虛擬試驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)

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基于MatlabGUI的醫(yī)學(xué)圖像處理課程虛擬試驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)

醫(yī)學(xué)圖像處理是圖像處理技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域所產(chǎn)生的交織學(xué)科，具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，也具有知識(shí)面廣、理論難度大、試驗(yàn)內(nèi)容深的特點(diǎn)[1]。在醫(yī)學(xué)院校開設(shè)醫(yī)學(xué)圖像處理課程，不僅教授醫(yī)學(xué)生醫(yī)學(xué)圖像處理的基本原理、方法及編程技術(shù)等，更重要的是培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力。

醫(yī)學(xué)圖像處理教學(xué)需要課堂教授，更需要加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)[2-3]，但由于課時(shí)和試驗(yàn)條件的限制，傳統(tǒng)授課有時(shí)難以達(dá)到教學(xué)要求，而虛擬試驗(yàn)則可彌補(bǔ)這方面的局限[4]：通過將Matlab仿真技術(shù)與GUI界面設(shè)計(jì)引入到教學(xué)中，開發(fā)可視化的醫(yī)學(xué)圖像處理虛擬試驗(yàn)平臺(tái)，既取得理想的教學(xué)效果，也可培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、獨(dú)立思考能力和綜合應(yīng)用能力[5]。醫(yī)學(xué)生通過圖像處理仿真熟悉各種醫(yī)學(xué)圖像處理方法的原理，并通過調(diào)整參數(shù)，了解參數(shù)變化對(duì)醫(yī)學(xué)圖像處理效果的影響。

1試驗(yàn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)

醫(yī)學(xué)圖像處理虛擬試驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)思想是結(jié)合醫(yī)學(xué)圖像處理的基本理論，通過虛擬試驗(yàn)的方法加強(qiáng)醫(yī)學(xué)圖像處理的基本思想與核心概念，為醫(yī)學(xué)生的理解和應(yīng)用提供幫助[6]。

通過GUI界面，醫(yī)學(xué)生可選擇任意感興趣的項(xiàng)目或教師指定的項(xiàng)目進(jìn)行仿真試驗(yàn)[7]。試驗(yàn)平臺(tái)還提供醫(yī)學(xué)圖像處理相關(guān)課件、圖像處理Matlab編程的教學(xué)視頻、仿真試驗(yàn)指導(dǎo)書、拓展試驗(yàn)題等資料，醫(yī)學(xué)生可利用GUI界面隨時(shí)調(diào)入進(jìn)行自學(xué)。

同時(shí)，試驗(yàn)平臺(tái)還提供腦腫瘤fmri處理例如，此例如選取于臨床影像三維顯示的實(shí)際應(yīng)用，幫助醫(yī)學(xué)生了解如何將自己所學(xué)的圖像處理知識(shí)應(yīng)用到工作實(shí)踐中，從而提高醫(yī)學(xué)生的綜合素質(zhì)。

根據(jù)教學(xué)計(jì)劃的要求，醫(yī)學(xué)圖像處理虛擬試驗(yàn)平臺(tái)包含醫(yī)學(xué)圖像處理教學(xué)內(nèi)容中所有典型的試驗(yàn)項(xiàng)目，具體內(nèi)容如下：

（1）圖像插值試驗(yàn)。主要分析最近鄰插值（NearestInterpolation）、雙線性插值（BilinearInterpolation）和雙三次插值（BicubicInterpolation）的原理[8]和Matlab編碼。

（2）圖像銳化試驗(yàn)。主要分析Roberts算子、Prewitt算子和Sobel算子的原理和Matlab編碼，并且比較每種邊緣檢測(cè)算法對(duì)應(yīng)的6個(gè)結(jié)果，包括原圖、直接梯度輸出圖像、門檻判斷圖像、邊緣規(guī)定圖像、背景規(guī)定圖像和二值圖像。

（3）圖像去噪試驗(yàn)。主要分析均值濾波、中值濾波、維納濾波等圖像平滑處理算法[9]的原理和Matlab編碼。

（4）圖像融合試驗(yàn)。主要分析像素灰度值極大/微小融合法、加權(quán)平均融合法、傅里葉變換法的原理[10]和Matlab編碼。

（5）圖像分割試驗(yàn)。主要分析全局閾值法、大津閾值法、迭代法、最大熵分割法和局部閾值法等圖像分割方法[11]的原理和Matlab編碼。

（6）頭動(dòng)校正試驗(yàn)。主要研究投影法[12]配準(zhǔn)技術(shù)的原理與Matlab編碼，并且展示投影法頭動(dòng)校正后的效