什么是三維圖像處理？

三維圖像處理是指通過(guò)幾何變換、濾波、圖像分割和其他形態(tài)學(xué)運(yùn)算，對(duì)三維圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化、處理和分析。

三維圖像處理常用于醫(yī)學(xué)成像中，對(duì)來(lái)自 MRI 或 CT 掃描等射線照相來(lái)源的 DICOM 或 NIfTI 圖像進(jìn)行分析。還可以在顯微鏡檢查中使用三維圖像處理技術(shù)，以檢測(cè)和分析組織標(biāo)本或跟蹤神經(jīng)元。

除醫(yī)學(xué)成像以外，還可以使用三維圖像處理技術(shù)處理行李的安全掃描，或分析材料的掃描結(jié)果以了解其結(jié)構(gòu)。其他應(yīng)用領(lǐng)域包括消費(fèi)類電子產(chǎn)品的視頻活動(dòng)識(shí)別或防御系統(tǒng)的空中監(jiān)視。

三維圖像處理技術(shù)

在處理三維圖像數(shù)據(jù)時(shí)，有很多技術(shù)可以使用。要采用哪種技術(shù)，根據(jù)您打算完成的任務(wù)（包括導(dǎo)入、可視化、處理和分析數(shù)據(jù)）而異。

圖像導(dǎo)入和可視化

三維圖像數(shù)據(jù)可能來(lái)自各種設(shè)備和文件格式。為了高效地導(dǎo)入并可視化三維圖像，必須對(duì)圖像的底層數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)有訪問(wèn)權(quán)。

您可以使用多種方法可視化三維圖像，具體取決于您想要觀察的細(xì)節(jié)。在某些應(yīng)用情景中，您可能想將三維數(shù)據(jù)可視化為再現(xiàn)容積。

在其他應(yīng)用情景中，您可能想將三維數(shù)據(jù)顯示為三維坐標(biāo)系內(nèi)的二維平面。

圖像濾波和增強(qiáng)

三維圖像通常包含不需要的噪聲，會(huì)掩蓋或削弱您感興趣的立體特征。應(yīng)用圖像濾波器、正常化圖像對(duì)比度或執(zhí)行形態(tài)學(xué)運(yùn)算，是幾種常用的三維圖像去噪技術(shù)。

圖像配準(zhǔn)

在處理三維圖像數(shù)據(jù)集時(shí)，圖像通常是從不同的設(shè)備或在設(shè)備移動(dòng)時(shí)拍攝，從而可能因旋轉(zhuǎn)、傾斜和縮放比例的差異而造成未對(duì)準(zhǔn)。使用三維幾何變換和圖像配準(zhǔn)技術(shù)，可以消除或縮小這種未對(duì)準(zhǔn)。

圖像分割

在分析立體或三維圖像時(shí)，您可能想隔離特定區(qū)域，只對(duì)感興趣的區(qū)域執(zhí)行計(jì)算。例如，如果您想計(jì)算一個(gè)盒子內(nèi)某只瓶子的容積，您可以使用圖像分割，將盒子三維圖像中的瓶子與其他結(jié)構(gòu)分離開(kāi)來(lái)。

MATLAB 三維圖像處理

MATLAB 提供了交互式應(yīng)用程序和函數(shù)來(lái)幫助加快三維圖像處理工作流程。瀏覽以下示例，了解更多關(guān)于使用 MATLAB 完成您的三維圖像處理任務(wù)的信息。

導(dǎo)入三維圖像數(shù)據(jù)

利用 MATLAB，您能夠使用交互式應(yīng)用程序或內(nèi)置函數(shù)，從各種文件格式（如 TIFF、DICOM 或 NIfTI）導(dǎo)入三維圖像數(shù)據(jù)。

可視化立體數(shù)據(jù)

MATLAB 讓您能夠可視化和瀏覽已標(biāo)注或未標(biāo)注的三維圖像數(shù)據(jù)。

配準(zhǔn)來(lái)自不同形態(tài)的三維圖像

MATLAB 支持來(lái)自各種成像設(shè)備的圖像，并提供內(nèi)置圖像配準(zhǔn)工作流程來(lái)整合它們。

圖像濾波和增強(qiáng)操作

利用 MATLAB，您可以使用各種圖像濾波技術(shù)（如高斯濾波、盒濾波或圖像形態(tài)學(xué)）減少噪聲或增強(qiáng)圖像。

分割三維數(shù)據(jù)的各組成部分

MATLAB 提供交互式應(yīng)用程序和內(nèi)置函數(shù)，可幫助您自動(dòng)執(zhí)行三維圖像分割例程。

此示例展示如何使用主動(dòng)輪廓（蛇形算法）執(zhí)行三維分割。使用 Image Segmenter 應(yīng)用程序交互式地分割立體的二維切片，為主動(dòng)輪廓算法創(chuàng)建一個(gè)起點(diǎn)。

使用深度學(xué)習(xí)進(jìn)行三維圖像處理

三維圖像處理的深度學(xué)習(xí)方法可能涉及使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和語(yǔ)義分割來(lái)自動(dòng)學(xué)習(xí)、檢測(cè)和標(biāo)注三維圖像中的相關(guān)特征。

此示例展示如何使用 MATLAB 訓(xùn)練三維 U-Net 網(wǎng)絡(luò)并執(zhí)行三維圖像中腦腫瘤的語(yǔ)義分割。

責(zé)任編輯：haq