本文旨在研制基于平板探测器的动态DSA(数字减影血管造影术)软件系统,及X线人体自动融合拼接组件。DSA是显示血管的标准技术,在血管病的诊断及介入治疗中具有重要意义；X线人体自动拼接主要应用于骨科矫形诊疗,对于提高骨科医生的工作效率有重要作用。本文对其中核心技术进行深入研究,并针对性地提出解决方案,最后开发出商业化的产品。 DSA软件系统从整体来看,有实时性、容错性及可配置性三大需求。大数据量的基于平板探测器的图像序列对DSA软件系统提出了很高的实时性需求,文中采用了动态查找表技术,此查找表能自适应图像位数动态生成,通过查找表,把复杂的对数减影,浮点减影系数灰度映射数学运算过程简化为三次下标索引及-次减法,显著地提高了数宁减影速度。另外由于DSA系统会应用于介入手术,需要系统有极高的容错性,但是图像数据在传输过程中因电磁干扰可能受到损坏,若采用传统的数据校验方式来满足系统容错性需求,会以牺牲软件系统的实时性为代价,我们采用了冗余下标映射技术,这样DSA系统不需要任何数据校验便可容错,且损坏的数据会合理地映射为灰度级的上限或下限。最后,由于图像的显示效果是一个相对主观的概念,另一方面不同的DSA硬件系统成像有一定差异,因此减影图像的对比度及背景灰度级应该需要可配置的,这样DSA软件系统才有较大的柔性,为此,我们在DSA的核心组件上设计了减影图像配置接口,可以根据用户需求方便配置查找表的特性参数,并自动保存这些配置参数。 由于病人运动会造成减影图像中出现伪影,而降低DSA的诊断价值。但是这种运动并非简单的平移,而是复杂的转动和平移的组合,对此,提出了基于仿射变换模型的DSA自动配准算法来消除运动伪影,其主要包含特征提取,特征匹配,变换模型参数最优化求解及图像变形等过程。针对X线透视图像特性,利用改进的Harris算子提取视觉特征点；由于造影剂的注入,使得蒙片和对比片在充满造影剂的部位,图像存在显著差异,采用了基于灰度差分直方图能量最大匹配准则的模板匹配算法来进行特征匹配,进而得到特征点的运动矢量；利用得到的稀疏运动矢量,采用了SVD(奇异值分解)方法获得了仿射变换模型最小二乘意义下的最优参数解；最后在确定的变换模型基础上,兼顾到图像质量及效率,采用了双线性插值方法对图像进行再采样图像变形以完成图像配准过程。血管增强可以作为更高级的血管识别分割的预处理环节,具有重要的医疗价值,是DSA软件系统的另一个难点技术。文中提出了基于Hessian矩阵的多尺度血管增强算法。由于血管在图像中表现为条状物,该算法通过Hessian矩阵特征值分析来检测图像局部的条状结构,我们设计了多尺度的血管增强滤波器,对不同尺度的血管有最大的滤波响应,对滤波系数图像化显示可得到血管增强影像。对各尺度滤波器的合理规范化可使得各尺度滤波响应有可比性；引入边缘指示因子可以改善增强的效果；而对二阶高斯偏导卷积核采用积分法数字化的方法可以使得滤波更精确。 对于X线透视人体拼接技术的研究是本课题另一方面的主要研究内容。而由于X线摄影系统中成像器件尺寸有限,我们只能对有较大尺寸的对象分成几次拍摄成像,后处理中把多个图像拼接成一个完整的无缝连接影像对于骨科矫形测量等具有重要意义。为了兼顾图像拼接的实时性需求及拼接图像质量,文中提出了多尺度灰度融合的自动拼接算法,主要包含人体部位识别、多尺度平移估计及灰度融合拼接等过程。首先根据X线透视图像特性及人体不同部位组织对X线的吸收规律,进行图像部位识别,进而自动提取出合理的特征块及搜索区域进行特征匹配；然后对图像进行多分辨率分解,在大尺度下得到粗略的平移估计,然后以此确定在更小尺度下的估计范围并通过梯度域特征匹配得到更精确地平移估计结果,循环此过程直到完成最后的平移估计；最后采用基于距离的灰度融合方法,使重叠区灰度过渡自然,以实现无缝拼接。 最后,采用计算机工程方法对DSA软件系统及拼接软件研究成果，进行了有效的商品化,合理设计了方便的可扩展的借口,开发了相关的核心组件并成功集成于PACS影像工作站及DF系统。大量的实验及用户试用评估结果表明：动态DSA软件系统及X线人体自动融合拼接软件性能稳定,快速可靠,处理结果图像质量良好。