胚胎水平断面数字化图像数据集摄取的关键技术研究

摘要 本文为探讨如何取得更好的数字化虚拟人数据,以满足虚拟人数字数据库建立的需要。选择合适的相机,经过参数设置、相机固定、连接计算机、调试、后期图片处理等步骤获得1 800万像素、分辨率为5184×3456的胎儿头部断面照片230张。从而证明,高效数码相机的选择和应用对胚胎数字化虚拟人数据的采集有重要意义。

关键词 高效;采集;虚拟人

中图分类号 R319 文献标识码 A文章编号 1674-6708(2010)18-0050-01

数字化虚拟人是将人体形态学、物理学和生物学等信息,通过大型计算机处理而实现的数字化虚拟人体[1-2],是可代替真实人体进行实验研究的技术平台。数字人是形态学水平的虚拟人体,具有与真实人体相近的形态结构和数据。目前,我国已经成功完成了首例男、 女可视化数字人的制作[3]。完整、准确的获取胚胎横断面数据集是实现可视化人体胚胎的基础与关键。本文所讨论的摄影方法是将怀化高等专科学校现阶段进行可视化人胚胎建模中所获得的经验进行讨论。

1 相机的选择

数字化采集对照片的质量要求非常高,必须选择高像素、高分辨率的相机。目前,相机品牌众多,各种功能强大的相机比比皆是。为了选择出符合要求的相机,在其功能参数上需要仔细对比。

首先相机像素必须达到1 000万以上且分辨率在1280×1024以上才能初步满足后期数字重建的要求。而在进行冰冻胚胎切片时需要快速对焦拍照,手动照相显然无法达到要求,则需用通过计算机控制拍照。而能通过计算机控制拍照的相机相对比较少。经过比较,我们选择了佳能EOS 7D高效数码相机。该相机最高像素1 800万、最高分辨率5184×3456、高ISO感光度,经改造后支持计算机控制拍照。(如图1)在选择佳能EF 24mm f/1.4L镜头(如图1),可以使相片找出来效果更佳好(如图2)。

2 相机的固定

在冰冻胚胎层次切片过程中,钻铣机床的震动、工作平台的移动、都会对相机拍照造成影响。为了保证所采集照片的质量,必须对相机进行固定。

我们采用不锈钢三角架固定。将三角架摆放在钻铣床工作台的出口处,调整位置后在机床工作平台上方固定相机,要求其能水平垂直拍照。这样才能保证采集的图像数据准确性(如图3)。

3 相机的设置

在进行拍照前,需对相机参数重新设置,采用最符合工作间要求的设置来进行拍照。设置中要考虑到工作间灯光强度、色温、

白平衡、曝光时间等问题。而我们针对工作间环境对相机初步设置为:焦距55mm , f/13 ,1/80s,ISO100,相片大小为最大,输出格式为JPG。必要时可根据光线不同来进行调整。

4 与计算机的连接

在相机数据采集中最重要的一项就是通过计算机控制相机拍照。

首先通过相机自带数据线(USB接口)连接在计算机上,然后安装其拍照图象编辑软件(EOS Utility),即可通过计算机进行拍照。通过软件观察标本位置,进行修正,自动对焦然后进行拍照。取得图片后直接储存在计算机中。

5 图像去噪、配准、保存

取得胚胎断层图像数据后,将对图片进行去噪修整,参考包埋时预留的定位杆按其算法[4]进行配准然后编号保存。

经过以上步骤后获得的照片像素约1 790万、分辨率为5184×3456,每张占用储存空间为11M。照片连续性好,位置稳定,可以很好的用来三维数字重建。此摄影方法步骤可以很好的推广应用到数字化虚拟人数据采集中去。

参考文献

[1] 吕广明,吴辉群,汤乐民,等.冷冻连续切片重建数字人腰髓[J].解剖学,2008,31(2):232-234.

[2] 钟世镇,原林,唐雷,等.数字化虚拟中国人女性一号(VCH-F1)实验数据集研究报告[J].第一军医大学学报,2003,23(3):196-200,209.

[3] 唐雷,原林,黄文华,等.“虚拟中国人”(VCH)数据采集技术研究[J].中国临床解剖学,2002,05(1):324-326,329.

[4] 诸葛斌,周荷琴,唐雷,等.中国数字人数据集断层图像自动配准算法[J].中国生物医学工程学报,2005,24(4):443-447.

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