医学图像分割与配准

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出版者:
作者:周振环
出品人:
页数:514
译者:
出版时间:2007-6
价格:98.00元
装帧:
isbn号码:9787811145717
丛书系列:
图书标签:
  • 大陆
  • 图像
  • 医学图像
  • wang;xia
  • ITK
  • 2007
  • 医学图像
  • 图像分割
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  • 医学影像
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  • 模式识别
  • 生物医学工程
  • 图像处理
  • 算法
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具体描述

《医学图像分割与配准(套装全2册)》内容简介:鉴于ITK是一个庞大的系统,因此《医学图像分割与配准(套装全2册)》不可能完全介绍所有的ITK对象和方法。《医学图像分割与配准(套装全2册)》将尽最大能力指导你了解重要的系统概念,并尽快尽好地指导你学习。ITK是一个开放源码的软件系统,这就意味着ITK用户和开发团体可以方便地对软件进行软件的开发和改进。

这本软件指南分为两部分,每部分又包括几个章节。第一部分是ITK的基本情况介绍。第一章和接下来的两章介绍如何在你的计算机上安装ITK,包括安装预编译库和运行以及从源代码编译软件。第一部分同样也介绍了一些基本的系统概念,如:系统结构概述、如何使用C++、Tcl和Python编程语言建立应用程序。第二部分从用户角度来介绍软件,提供了大量实例描述系统的主要特征。

ITK用户可以明显地分为两类。第一类人是使用C++创建新类的开发者,另一类人是用已有的C++类进行应用的使用者。类开发者必须非常精通C++。如果他们要对ITK进行扩展和改进,就必须非常熟悉ITK的内部结构和设计。作为ITK的使用者,你必须了解ITK类和外部界面接口以及它们之间的关系。

学会使用ITK的关键就是熟悉各个对象的调色板和它们的方式。如果你是一位ITK的初学者,那么就从安装软件开始学起吧。如果你是一位类开发者,就需要安装源代码并编译。用户仅需预编译和执行程序。我们推荐你通过学习实例来了解系统。类开发者可学习源代码。先学习第三章提供的系统主要概念的综述,然后回顾第二部分的实例。你也可以编译和运行这些实例。这些实例的源代码也可以在目录Insight/Examples中找到(参见文件Insight/Examples/README.txt中包含的各种子目录里对这些实例的介绍)。在目录Insight/Testing/Code中的源代码分布里也可以找到许多测试,这些测试大部分是测试代码。

机械结构设计与优化 本书导读:从理论基础到工程实践的深度探索 本册著作《机械结构设计与优化》专注于机械工程领域的核心课题——结构的设计、分析、优化及其在实际工程中的应用。本书旨在为机械设计工程师、结构分析师以及相关专业的高年级学生提供一套全面、深入且具有实践指导意义的知识体系。我们摒弃了对医学影像处理等不相关领域的探讨,将全部篇幅聚焦于如何构建更可靠、更高效、更经济的物理机械系统。 --- 第一部分:机械结构设计基础理论 本部分奠定了机械结构设计所需的一切理论基石。我们从最基础的材料科学属性出发,系统阐述了工程材料在不同载荷(静载、动载、冲击载荷)下的行为模式,包括弹性、塑性、疲劳极限和蠕变特性。 第一章:工程材料的力学行为与选择 详细分析了金属材料(如钢、铝合金、钛合金)和非金属材料(如复合材料、工程塑料)的微观结构与其宏观力学性能之间的内在联系。重点讨论了材料的各向异性、温度对材料性能的影响,并提供了基于特定工况(如高温、低温、腐蚀环境)的材料筛选流程图和决策树。其中,疲劳寿命预测模型,特别是S-N曲线的绘制与应用、Miner准则在复杂载荷组合下的修正应用,被赋予了大量的篇幅进行深入讲解和实例演示。 第二章:经典静力学与动力学分析 本章回顾并深化了经典梁、板、壳理论在结构分析中的应用。除了传统的解析解方法,我们引入了现代工程实践中不可或缺的数值方法基础。 有限元分析(FEA)基础: 详细介绍了单元类型的选择(如四面体、六面体单元、梁单元、壳单元的适用场景)、网格划分对计算精度和收敛性的影响,以及边界条件施加的艺术与科学。我们特别关注了接触问题的建模难度,包括刚性接触、摩擦接触和粘结接触的数学描述与数值求解策略。 模态分析与振动响应: 深入探讨了结构的固有频率与振型,强调了避免共振的设计原则。对于复杂机械系统,本书阐述了如何通过修改质量分布或刚度分布来“调频”,以确保结构工作在安全频率范围之外。 --- 第二部分:结构强度、刚度与稳定性设计 本部分是机械设计工程师的日常工作核心,侧重于确保结构在工作条件下不发生失效。 第三章:失效预防:强度与疲劳设计 强度设计不再仅仅依赖于传统的安全系数法。本书引入了更先进的基于概率和可靠性的设计理念。 许用应力与安全裕度: 详细对比了冯·米塞斯(Von Mises)应力、最大主应力理论在塑性材料和脆性材料中的适用性。对疲劳损伤模型进行了细致的分析,包括低周疲劳与高周疲劳的区分,并提供了高精度疲劳寿命计算的软件接口操作指南。 断裂力学基础: 引入了裂纹扩展理论,如应力强度因子($K_I, K_{II}, K_{III}$)的计算,以及Timoshenko对裂纹尖端塑性区的修正。这对于设计要求高可靠性(如航空航天、压力容器)的结构至关重要。 第四章:刚度约束与挠度控制 在许多精密机械中,强度足够并不意味着设计合格,刚度往往是决定性的因素。 刚度设计准则: 针对不同类型的运动机构(如机床导轨、精密测量平台),制定了不同的最大允许挠度标准。 挠度分析的数值方法: 介绍了如何利用FEA工具精确计算不同载荷组合下的结构变形,以及如何通过拓扑优化初步确定承载路径,从而在保证强度的前提下,用更少的材料实现更高的刚度效率。 第五章:失稳——结构稳定性的挑战 稳定性问题主要集中在受压的长细结构(如柱、杆件)和受侧向载荷的板壳结构。 欧拉屈曲理论及其局限性: 对欧拉公式进行了复习,并重点讲解了当材料进入塑性阶段后,如何使用非线性屈曲分析(如残余应力对屈曲的影响)来预测实际工程中的临界载荷。 薄壁结构稳定性: 详细分析了薄板在面内受压时可能发生的局部屈曲和整体屈曲现象,并提供了局部屈曲验算的方法。 --- 第三部分:结构优化与先进设计方法 本部分将读者的视野从“能用”提升到“最优”,是本书最具前瞻性的章节。 第六章:传统优化方法与设计变量的选取 结构优化是将设计目标(如最小化质量、最大化刚度)在满足约束条件(如最大应力、最大位移)下实现的数学过程。 灵敏度分析: 探讨了如何快速计算设计参数变化对目标函数和约束函数的影响,这是高效迭代优化的关键。 优化算法简介: 简要介绍了梯度法、牛顿法等经典算法在结构优化中的应用,并强调了收敛性判断的重要性。 第七章:拓扑优化与形状优化 这是实现轻量化和功能集成化的核心技术。 拓扑优化(Topology Optimization): 详细讲解了密度法(Solid Isotropic Material with Penalization, SIMP)的工作原理,如何定义载荷工况和对称性约束,并展示了如何从初始实体结构中“生长”出最优的承载骨架。我们特别关注了3D打印(增材制造)对拓扑优化结果的实现优势。 形状优化(Shape Optimization): 聚焦于边界形状的微调,以平滑应力集中点,提高局部疲劳性能。 第八章:多目标优化与可靠性设计 现代工程设计往往面临相互冲突的目标(例如,轻量化与高刚度)。 帕累托前沿(Pareto Front): 介绍了如何通过多目标优化算法(如NSGA-II)找到一系列“不被支配”的最优解集,并指导工程师在不同目标之间进行权衡取舍。 可靠性导向设计(RBD): 引入随机变量和不确定性分析,使用一次二阶矩(FORM)或蒙特卡洛模拟(Monte Carlo Simulation)来量化结构在不确定载荷和材料属性下的失效概率,使设计结果具备明确的可靠性指标。 --- 附录:工程实践工具与标准 附录部分提供了实际工作所需的参考资料,包括国内外主要的机械结构设计规范(如ASME, Eurocode中与结构强度相关的部分),常用结构连接(螺栓、焊缝、铆接)的设计校核流程图,以及高级FEA后处理中应力奇异性识别与处理的实用技巧。 总结: 本书内容环环相扣,从材料选择的微观基础,到强度刚度的宏观校核,再到基于数值方法的现代优化设计,构成了一个完整的机械结构设计方法论。全书强调理论指导下的工程实践,致力于培养读者严谨的结构思维和解决复杂工程问题的能力。

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读后感

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用户评价

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一直以来,我都在医学影像处理这个领域摸索,尤其对如何让计算机“看懂”并理解那些精密的医学图像充满了好奇。最近有幸拜读了《医学图像分割与配准》这本书,虽然我本身并非科班出身,但其深邃的内容和清晰的逻辑,让我犹如置身于一个广阔而有序的知识殿堂。从最基础的图像增强技术讲起,书中详细阐述了如何去除噪声、改善对比度,为后续的分割和配准打下坚实的基础。我特别欣赏作者对各种滤波算法的深入剖析,无论是经典的Sobel、Canny算子,还是更高级的基于小波变换和非局部均值滤波的方法,书中都给出了详尽的原理介绍和数学推导,并且结合了大量实际医学图像的例子,让我能够直观地理解这些技术在实际应用中的作用。 更让我着迷的是关于图像分割的部分。书中不仅介绍了传统的阈值分割、区域生长、边缘检测等方法,还重点讲解了基于机器学习和深度学习的先进分割技术。作者对CNN、U-Net等模型在医学图像分割中的应用进行了系统性的阐述,从网络结构的设计到损失函数的选择,再到数据增强的策略,无不涉及。我深切体会到,这些强大的模型如何能够自动学习图像的特征,从而精确地勾勒出病灶、器官等感兴趣区域的边界。书中对于不同分割任务(如肿瘤分割、器官分割)的案例分析,更是让我对这些算法的灵活性和适应性有了更深刻的认识。

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在医学图像分析领域,我一直认为“配准”是连接不同影像数据的桥梁,而《医学图像分割与配准》这本书,无疑为我搭建了这座坚实的桥梁。我一直对如何将来自不同扫描设备、不同时间点,甚至不同成像模态的医学图像精确地对齐感到好奇。书中系统地介绍了刚性配准和非刚性配准的各种方法,从经典的基于变换矩阵的刚性配准,到利用薄板样条、B-spline等非刚性变形模型,都有着细致的讲解。 我尤其对书中关于评估配准精度的指标和方法的介绍印象深刻。理解如何量化配准结果的好坏,对于优化算法至关重要。书中对互信息、NMI、MSE等常用指标的讲解,以及如何利用 Landmarks、Segmentation Masks 等进行验证,让我对配准的客观评估有了更深入的认识。此外,书中还涉及了多模态图像配准,比如MRI到CT的配准,这对于疾病的诊断和治疗有着非常重要的应用价值,书中对此的讲解也让我茅塞顿开。

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作为一名对计算机视觉和医学影像交叉领域充满热情的初学者,我一直在寻找一本能够系统性地引导我进入这个复杂世界的书籍。《医学图像分割与配准》这本书,在我看来,恰恰扮演了这样一个角色。它并非泛泛而谈,而是从最核心的算法原理出发,层层递进,将复杂的概念以清晰易懂的方式呈现出来。书中对图像分割算法的讲解,从早期的二值化、 Otsu方法,到区域生长,再到后来的主动轮廓模型,再到如今备受瞩目的深度学习方法,都有着详尽的介绍。 我特别欣赏作者在讲解深度学习方法时,不仅仅停留在介绍模型名称,而是深入剖析了模型的设计理念、关键模块的作用,以及如何针对医学图像的特点进行优化。比如,U-Net结构如何通过跳跃连接来融合多尺度特征,Deeplab系列如何利用空洞卷积来扩大感受野,这些细节的讲解,让我受益匪浅。书中还穿插了许多不同模态的医学图像(如CT、MRI、X光)的分割案例,这让我在学习理论的同时,也能看到它们在实际应用中的落地情况,大大增强了我的学习动力。

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作为一名长期在医学影像处理领域探索的科研人员,我深知高质量的图像分割是后续定量分析和诊断的基础。《医学图像分割与配准》这本书,无疑为我提供了一个全面而深刻的视角。书中对图像分割的各种方法进行了系统性的梳理,从传统的基于区域、基于边缘的方法,到更加先进的机器学习和深度学习方法,都进行了详尽的阐述。 我特别关注书中关于深度学习在医学图像分割中的最新进展。作者对CNN、RNN、GAN等模型在医学图像分割中的应用进行了深入的探讨,并且详细介绍了如U-Net、SegNet、DeepLab等经典模型的架构和原理。书中还针对不同器官和病灶的分割特点,给出了具体的模型选择和优化建议,这对于实际项目的开展具有极高的指导意义。我尤其喜欢书中对各种损失函数的讨论,比如Dice Loss、Focal Loss等,它们如何在医学图像分割中发挥关键作用,让我对算法的调优有了新的思路。

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从一个对医学影像处理略知一二的初学者角度来看,《医学图像分割与配准》这本书,无疑是一座宝藏。我一直以来都对如何让计算机能够准确地识别出医学图像中的关键结构感到好奇,而这本书给了我一个清晰的答案。书中对图像分割的介绍,从基础的像素分类,到高级的语义分割和实例分割,都有着细致的讲解。 我尤其对书中关于机器学习和深度学习在图像分割中的应用的章节非常着迷。作者不仅介绍了各种主流的模型,如CNN、U-Net、Mask R-CNN等,还深入剖析了它们的网络结构、训练策略以及在医学影像分割任务中的实际效果。书中还通过大量的实例,展示了这些算法如何在不同类型的医学图像(如CT、MRI、超声)上实现精准的分割,这让我对这些技术的强大能力有了更直观的认识。

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在接触《医学图像分割与配准》之前,我一直觉得医学图像的处理是一个非常碎片化的领域,各种技术和算法层出不穷,难以形成一个完整的体系。然而,这本书的出现,彻底改变了我的看法。它就像一位经验丰富的向导,带领我在这个复杂的世界里清晰地导航。书中对图像配准的讲解,从最基本的刚性配准,到更加复杂的非刚性配准,都进行了详尽的阐述。 我尤其欣赏书中对不同配准策略的对比分析。例如,书中详细讲解了基于特征的配准、基于区域的配准以及基于模型(如解剖学模型)的配准方法,并且分析了它们各自的优缺点以及适用场景。我对于书中关于如何处理图像形变、如何优化配准过程的讲解印象深刻。特别是对非刚性配准中,如何通过样条函数、自由变形等方法来模拟复杂的形变,书中给出了深入的剖析,这对于我理解和解决实际问题起到了至关重要的作用。

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我对医学影像处理的兴趣,很大程度上源于对如何让影像信息变得更有“价值”的好奇。《医学图像分割与配准》这本书,恰恰满足了我对这一主题的深层探索。我一直在思考,如何将来自不同时间、不同设备、甚至不同成像原理的医学图像进行“整合”,以获得更全面的临床信息。这本书在这方面提供了非常系统性的指导。 书中对图像配准的讲解,从基础的几何变换到高级的非线性变形,都进行了深入的探讨。我尤其对书中关于如何处理图像的畸变、如何优化配准速度和精度的讲解印象深刻。作者在书中详细介绍了如互信息、归一化互信息、平方差等多种相似性度量方法,以及基于梯度下降、Powell方法等多种优化算法。这些详细的理论和算法讲解,为我理解和实现医学图像配准技术提供了坚实的基础。

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这本书无疑是我在这个领域的一次重大突破。在我个人一直试图攻克的医学图像配准难题上,《医学图像分割与配准》提供了前所未有的深度和广度。我一直觉得,让不同时间、不同模态、甚至不同个体之间的医学图像能够“对齐”,是实现更精准诊断和治疗的关键一步。书中系统地梳理了刚性配准和非刚性配准的理论基础,详细介绍了各种变换模型,如仿射变换、薄板样条变换等,以及相应的优化算法。 我尤其对书中关于特征点匹配和区域匹配的讲解印象深刻。作者不仅介绍了SIFT、SURF等经典的特征点提取和匹配算法,还深入探讨了如何利用图像的灰度信息、梯度信息等进行区域相似性度量。在非刚性配准方面,书中对流体动力学模型、自由形式变形等方法的讲解,让我看到了如何处理更复杂的图像形变,这对于术前规划、术中导航以及疾病进展监测具有至关重要的意义。书中的配准流程图和算法流程图,也极大地帮助我理解了复杂的配准过程。

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作为一个对医学影像技术充满热情的研究者,我一直在寻找一本能够全面而深入地介绍医学图像处理核心技术的书籍,《医学图像分割与配准》恰好满足了我的需求。书中对图像配准的介绍,从最基础的刚性配准到复杂的非刚性配准,都进行了详尽的阐述,让我对不同场景下的配准方法有了清晰的认识。 我尤其对书中关于如何选择合适的配准算法以及如何评估配准效果的内容印象深刻。作者不仅介绍了各种经典的配准算法,如基于特征的配准、基于区域的配准,还深入探讨了如何根据具体的应用场景(例如,不同模态的影像配准、动态影像序列的配准)来选择最合适的算法。书中关于量化配准精度的各种指标和方法,如互信息、RMSE、Dice系数等,都进行了详细的解释,这对于我理解和评估配准结果至关重要。

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在我看来,医学图像的“解读”是诊断的关键,而《医学图像分割与配准》这本书,就像是为我开启了这扇大门。我一直对如何让计算机能够精确地识别出医学图像中的病灶、器官等特定区域感到着迷,而这本书提供了非常详尽和系统的解决方案。书中对图像分割算法的讲解,从传统的基于阈值、区域生长等方法,到更先进的机器学习和深度学习算法,都有着深入的阐述。 我尤其对书中关于深度学习模型在医学图像分割中的应用进行了深入的学习。作者详细介绍了如U-Net、SegNet、DeepLab等经典模型的架构和原理,并且通过大量的实例,展示了这些模型如何在CT、MRI等不同模态的医学图像上实现高精度的分割。书中还对各种损失函数,如Dice Loss、Focal Loss等在医学图像分割中的应用进行了深入的讨论,这为我后续的算法优化提供了宝贵的经验。

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坑爹的书

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翻译太差了,建议直接读英文原版的User Guide。

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就是个翻译,还翻译的不好

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