I
摘 要
随着计算机技术的迅速发展，数字图像处理技术在医学领域的研究和应用日益深入
和广泛。现代医学已越来越离不开医学图像处理技术。医学图像处理技术在临床诊断、
教学科研等方面发挥了重要的作用。计算机图像处理技术与影像技术的结合从根本上改
变了医务人员进行诊断的传统方式。充分地利用这些技术可以提高诊断的正确性和准确
性，提高诊断效率，降低医疗成本，可以更加充分地发挥各种医疗设备的功能。而且，
随着数字化、智能化进程的深人，图像处理技术在医疗卫生领域将会有更加广阔的应用
前景。
Java 是 Sun 公司推出的一种面向对象编程语言。Java 非常适合于企业网络和
Internet 环境，现已成为 Internet 中最受欢迎、最有影响的编程语言之一。目前国内使用
Java 语言开发的图像处理系统比较少，这也增加了这方面的研究价值。
本文首先对图像增强和图像分割中的几种算法进行了介绍，包括线性灰度变换，伪
彩色处理，平滑处理，中值滤波，阈值分割，边缘检测等。然后用 Java 语言对上述各算
法编程实现，并设计 Java GUI（图形用户界面）用来显示图像处理的结果，以及创建一
个数据库用于存储医学图像。
关键词：医学图像；图像增强；图像分割；面向对象
II
Abstract
As the computer technique’s quickly development, the image process technique having
been more deeply and widely in the use and study of medical science. The modern medical
science can not work well without the medical image processing technology; it has made an
important use in clinical diagnosis and education study. The combination of the image
processing technique and imaging technique has changed the way that traditional diagnosis.
Make adequately use of this techniques will be increase accuracy, increase the efficiency of
diagnosis, decrease the cost of medical treatment and make the most use of function with
medical treatment equipments. Moreover, as the deeply with the arithmetic figure and the
intelligence, the image processing technique will have a more wonderful future.
Java is a kind of object-oriented programming language from the company of Sun. The
Java is becoming a most welcome and influence programming language which suits for the
business network and the environment of internet. Currently, use Java language to developed
image processing system is not very frequency in our country. So, this is a cause of increasing
the value of study.
This project introduces some kinds of algorithms in image enhancement and image
segmentation. It includes linear grey level transformation, pseudo-color processing, smooth
processing, median filter, threshold segmentation, edge detection and so on. Then, use Java to
program and realize. And show the result of image processing using Java GUI (Graphical
User Interface), as well as create a database to stock medical image.
Key Words: medical image; image enhancement; image segmentation; object-oriented
III
目录
1 引言.......................................................................................................................................1
2 医学图像处理概述...............................................................................................................3
2.1 什么是医学图像处理.................................................................................................3
2.2 医学图像处理及研究内容.........................................................................................3
2.2.1 超声图像...........................................................................................................3
2.2.2 X 射线图像........................................................................................................4
2.2.3 磁共振成像.......................................................................................................5
2.2.4 核医学成像.......................................................................................................6
2.3 医学图像处理技术新进展.........................................................................................7
3 Java 语言的特点................................................................................................................11
3.1 面向对象编程...........................................................................................................11
3.1.1 抽象.................................................................................................................11
3.1.2 面向对象编程的 3 个原则.............................................................................12
3.2 Java 的特性..............................................................................................................13
3.3 Java 语言的前景......................................................................................................15
4 Java 语言实现图像处理....................................................................................................16
4.1 图像增强技术...........................................................................................................16
4.1.1 灰度变换.........................................................................................................17
4.1.2 伪彩色处理.....................................................................................................19
4.1.3 平滑化处理.....................................................................................................22
4.1.4 其他图像增强技术.........................................................................................24
4.2 图像分割技术...........................................................................................................25
4.2.1 阈值分割法.....................................................................................................25
4.2.2 边缘检测法.....................................................................................................28
4.3 图像复原技术...........................................................................................................31
4.4 本章小结...................................................................................................................33
5 设计流程.............................................................................................................................34
5.1 主流程图...................................................................................................................34
IV
5.2 图像处理界面...........................................................................................................35
5.3 图像的加载...............................................................................................................36
5.4 图像的处理...............................................................................................................38
5.5 数据库的建立...........................................................................................................42
6 开发工具.............................................................................................................................44
6.1 JCreator 概述..........................................................................................................44
6.2 JCreator 编辑界面的组成......................................................................................44
结 论.........................................................................................................................................47
致 谢.........................................................................................................................................48
参考文献...................................................................................................................................49
附录 A 英文原文....................................................................................................................50
附录 B 中文翻译....................................................................................................................59
附录 C 源程序........................................................................................................................66
1
1 引言
数字图像处理技术是20世纪60年代随着计算机技术和超大规模集成电路的发展而
产生、发展和不断成熟起来的一个新兴技术领域，它在理论上和实际应用中都取得了巨
大的成就。
视觉是人类最重要的感知手段，图像又是视觉的基础。早期图像处理的目的是改善
图像质量，它以人为对象，以改善人的视觉效果为目的。图像处理中输入的是质量低的
图像，输出的是改善质量后的图像。常用的图像处理方法有图像增强、复原、编码、压
缩等。首次获得成功应用的是美国喷气推进实验室(JPL)。他们对航天探测器徘徊者7号
在1964年发回的几千张月球照片进行图像处理，如几何校正、灰度变换、去除噪声等，
并考虑了太阳位置和月球环境的影响，由计算机成功地绘制出月球表面地图，获得了巨
大的成功。随后又对探测飞船发回的近十万张照片进行更为复杂的图像处理，获得了月
球的地形图、彩色图及全景镶嵌图，为人类登月创举奠定了坚实的基础，也推动了数字
图像处理这门学科的诞生。在以后的宇航空间技术探测研究中，数字图像处理技术都发
挥了巨大的作用。
数字图像处理技术取得的另一个巨大成就是在医学上。1972年英国EMI公司工程师
Housfield发明了用于头颅诊断的X射线计算机断层摄影装置，也就是我们通常所说的
CT(Computer Tomograph)。CT的基本方法是根据人的头部截面的投影，经计算机处理
来重建截面图像，称为图像重建。1975年EMI公司又成功研制出全身用的CT装置，获得
了人体各个部位鲜明清晰的断层图像。1979年，这项无损伤诊断技术被授予诺贝尔奖，
以表彰它对人类做出的划时代贡献。
从20世纪70年代中期开始，随着计算机技术和人工智能、思维科学研究的迅速发展，
数字图像处理技术向更高、更深层次发展。人们已开始研究如何用计算机系统解释图像，
类似人类视觉系统理解外部世界，这被称为图像理解或计算机视觉。很多国家，特别是
发达国家投入更多的人力、物力到这项研究，取得了不少重要的研究成果。其中代表性
的成果是70年代末MIT的Marr提出的视觉计算理论，这个理论成为计算机视觉领域其后
十多年的主导思想。
20世纪80年代末期，人们开始将其应用于地理信息系统，研究海图的自动读入、自
动生成方法。数字图像处理技术的应用领域不断拓展。
