Handbook of Medical Image Processing and Analysis, Second Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:

作者:Bankman, Isaac 编

出品人:

页数:1000

译者:

出版时间:2008-12

价格:1351.00 元

装帧:

isbn号码:9780123739049

丛书系列:

图书标签:

• 医学图像处理
• 医学图像分析
• 图像处理
• 图像分析
• 医学影像
• 计算机视觉
• 生物医学工程
• 机器学习
• 深度学习
• 图像分割

深度解析与未来展望：医学图像处理与分析的理论基石与实践前沿 一部聚焦于支撑现代医学诊断与治疗的底层技术与创新应用的权威著作。 本书并非涵盖医学图像处理与分析特定教材《Handbook of Medical Image Processing and Analysis, Second Edition》的任何内容，而是致力于提供一个更宏观、更基础，同时又极其深入的视角，探讨支撑整个领域发展的核心科学原理、跨学科技术集成以及未来技术栈的演进路径。我们将本书的探讨范围界定为基础物理、信号理论、计算几何、高级统计学在数据驱动模型中的应用，以及这些技术如何被应用于构建下一代医疗决策支持系统（CDSS）的通用框架。 第一部分：物理基础与图像获取的本质 本书将从最基础的物理学原理出发，深入剖析医学成像系统的工作机制，但不涉及具体的手术或临床应用细节。我们的重点在于信号的产生、传输与接收的数学模型构建。 1.1 跨模态成像的物理场描述 详细阐述不同成像模态（如电磁波、声波、核辐射）与生物组织相互作用的本构方程。这包括对介质的电导率、磁化率、衰减系数等关键参数的场论描述。我们着重于如何将这些宏观物理现象转化为可量化的数学场分布，为后续的重建算法提供初始条件。讨论将涵盖： 波动光学与几何光学在光学成像中的边界条件：分析光在复杂生物组织中的散射与吸收机制，构建高保真度的光传输模型。 电磁场理论在MRI中的应用：深入研究拉莫尔进动、傅里叶变换在K空间（K-space）数据采集中的作用，重点解析梯度场对空间编码的精确控制，以及如何量化磁化率的微小变化。 声学基础与组织特性：探讨超声波在组织界面反射、折射和吸收的声学阻抗模型，以及相控阵列声束形成（Beamforming）的数字信号处理基础。 1.2 采样理论与数据保真度 本章节聚焦于如何将连续的物理场数据转化为离散的数字信息，这是所有后续处理的前提。 奈奎斯特-香农采样定理的泛化应用：讨论在各向异性采集和欠采样（Undersampling）场景下，如何运用压缩感知（Compressed Sensing, CS）理论的数学基础来恢复信息。重点阐述稀疏性（Sparsity）的数学定义及其在医学信号空间中的验证。 噪声的统计建模：超越简单的加性白噪声模型，探讨实际成像中存在的瑞利分布（Rayleigh Distribution）噪声、散斑噪声（Speckle Noise）以及量化误差。建立精确的噪声功率谱密度（PSD）模型，为设计最优的滤波和去噪滤波器提供理论依据。 第二部分：计算几何与数据表征 本部分侧重于图像数据的几何结构分析、拓扑学表征及其在三维重建中的数学严谨性。 2.1 空间配准的微分几何基础 图像配准是多源数据融合的关键。本书将避开具体应用案例，专注于几何变换本身的数学严谨性。 刚性与非刚性变换的流形学习：使用微分几何中的李群（Lie Groups）和李代数（Lie Algebras）来描述空间刚性变换的连续群结构。对于非刚性配准，探讨有限元方法（FEM）的变分原理在形变场计算中的应用，着重于能量泛函的构造与优化求解。 度量空间与距离函数：比较不同的度量（如欧氏距离、测地线距离、Wasserstein距离）在度量图像空间中的适用性，并分析这些度量如何影响优化算法的收敛性和鲁棒性。 2.2 拓扑数据分析（TDA）在结构解析中的潜力 探讨如何利用代数拓扑学工具来揭示数据内在的“形状”信息，这对于理解复杂结构（如血管网络或神经连接组）的连通性和孔洞结构至关重要。 持续同调（Persistent Homology）的理论框架：详细介绍从点云或体数据中提取拓扑特征（Betti数，即连通分量的数量、环的数量等）的算法流程。重点分析如何选择合适的过滤函数（Filtration）以确保提取的拓扑特征的稳定性和可解释性。 第三部分：高级统计模型与不确定性量化 本部分将目光投向如何利用概率论和统计推断来处理医学图像数据中的固有限制和内在变异性。 3.1 贝叶斯推断与先验知识的整合 本书强调贝叶斯框架在处理信息不完全时的优势，特别是对于逆问题的求解。 马尔可夫随机场（MRF）的概率图模型：构建高维图像数据的联合概率分布模型，通过定义势函数（Potential Functions）来编码邻域像素或体素之间的统计依赖性。着重于最大后验概率（MAP）估计的优化求解策略。 变分推断（Variational Inference, VI）：在复杂的后验分布难以直接采样的场景下，探讨如何使用更易于处理的分布（如指数族分布）来逼近真实后验分布，并最小化KL散度。 3.2 现代不确定性量化方法 医学决策对结果的信心水平要求极高，因此对模型输出的不确定性进行量化至关重要。 集成学习的贝叶斯视角：探讨如何通过构建异构模型集成（Ensemble Learning）来估计预测的认知不确定性（Epistemic Uncertainty）与偶然不确定性（Aleatoric Uncertainty）。例如，通过蒙特卡洛丢弃法（MC Dropout）在深度网络中实现贝叶斯近似推断。 显著性与功效分析：从统计学的角度审视任何处理或分析结果的统计显著性，建立严格的假设检验框架，以区分真正的信号变化与随机波动。 第四部分：计算范式与性能工程 本部分关注实现高效、可扩展的医学图像处理系统的底层计算架构与算法优化。 4.1 高性能计算（HPC）与并行化策略 医学图像数据（尤其是高分辨率三维和四维数据）对计算资源构成巨大挑战。 GPU异构计算的内存管理：深入分析CUDA/OpenCL编程模型，讨论如何在GPU内存层次结构（全局、共享、寄存器）中高效组织大规模稀疏矩阵运算和卷积操作，以最大化吞吐量。 分布式数据处理框架：探讨如何将复杂的重建或配准流程分解为可在多节点集群上并行执行的任务图（Task Graph），关注数据依赖性管理和负载均衡策略。 4.2 算法效率与可解释性（XAI）的计算交集 本书关注的重点在于如何提升复杂算法在真实世界中的部署可行性，这需要速度和透明度的平衡。 模型简化与知识蒸馏：研究如何将庞大、高精度模型（如大型卷积网络）的知识“迁移”到更小、更快的推理模型中，同时量化知识损失的边界。 因果推断在模型验证中的地位：探讨超越简单相关性的统计工具，如何利用结构方程模型（SEM）来验证算法流程中各个中间步骤的因果效应，从而增强对最终输出的信任度。 本书为致力于理解和推进医学图像处理技术基础理论的研究人员、高级工程师和博士生提供了一个坚实的、面向未来的理论框架，强调物理建模、数学严谨性和计算效率的深度融合。它探讨的不是某一特定算法的“如何做”（How-to），而是支撑所有先进方法的“为何如此”（Why）和“如何更精益求精”（How Better）。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆