分割前的图像变形处理（Transforms）

本文将介绍用户在大多数情况下可以在分割之前应用的操作，比如改变图像体积大小（Crop/Pad/Resample）、分辨率/间距（Resample）、图像缩放（Rescale）或是图像体积的相对位置/方向（Align/Register background）。

Align 工具可以通过旋转和/或平移背景图像和掩膜重新进行对齐。采用输入旋转角度或定义要相互对齐或与图像轴对齐的矢量执行旋转操作，通过输入已知距离值或定义平移矢量执行平移操作。

1. 点击 Image processing — Transforms— Align。
2. 选择 Rotation 和/或 Translation Method。
3. 点击 Apply。

在 Apply on 的下拉菜单选择应用的数据，包含以下选项：

• All (backgrounds + masks)
• Active background
• Active mask
• Visible mask(s)

不同定义旋转的方法：

• No rotation：仅应用旋转。
• Specify angles：为每个轴向（X、Y、Z）指定旋转角度。旋转中心为图像体积的中心，依次绕 X、Y、Z 轴旋转。
• Align vector with axis：可以通过指定起点和终点的坐标或点击 Pick 在 2D 切片视图中选择起点和终点的方式定义矢量。然后该矢量将与图像轴（X、Y、Z）对齐。
• Align vector with another vector：采用同上方法定义两个矢量，执行旋转操作将会使 Original vector 映射到 Transformed vector。
• Align vector with a vector and its origin：工作原理如 Align vector with another vector 选项描述，但还会执行额外的平移匹配矢量的原点。
• Change coordinates system：通过定义矢量（Align vector with axis 选项所述方法）为新的 X 轴和 Y 轴指定新的坐标系。根据 X 轴和 Y 轴的叉积计算 Z 轴，然后重新定向 Y 轴以获得正交轴；只有 X 轴能够保证与输入矢量完全匹配。

在 Method 的下拉列表指定变形时要应用的转变：

• No Translation：仅应用旋转。
• Type in offset：通过在 X、Y 和 Z 方向的距离定义转变。
• Pick vector：定义描述转变的向量。可以通过指定起点和终点的坐标或点击 Pick 在 2D 切片视图中选择起点和终点的方式定义矢量。

Interpolation type 用于指定变形的插值方法：

• Linear
• Nearest neighbour

通常地，Linear 方法用于灰度数据。更多关于插值类型的信息可参考 Resample。

Crop 工具是执行删除或“切割”图像体积的部分以去除不必要的数据（如扫描对象周围的空气区域）的操作。为了减少内存使用量，裁剪图像体积仅保留扫描中的感兴趣区域会非常实用。

1. 点击 Image processing — Transforms — Crop。

2. 调整裁剪区域：

• 调整切片视图和/或 3D 视图中的裁剪框。
• 在每个方向上拖动滑块定义裁剪区域。为更精确地设置数值，可以先用滑块确定大概区域，然后依次设置每个单独的像素值；或者直接输入新的界限。

3. 点击 Apply。

Flip 工具是对图像数据应用镜像的操作，可用于校正采集后未正确镜像的数据，或用于各种操作如人为修改。

• 点击 Image processing — Transforms —Advanced — Flip。
• 选择镜像所用的轴。
• 点击 Apply。

Pad 工具与裁剪操作相反，用于在图像体积周围增加空间，并以原始图像空间内的最小灰度值（注意：在 16 位 或 32 位灰度信息图像中可能为负值）填充体素。其中一个示例用途是在非常接近图像边界的对象在执行 Dilate（膨胀）操作前先进行填充。

1. 点击 Image Processing — Transforms — Pad。
2. 设置数值，Xmin (pixels) 即为在 Xmin 图像边界扩展像素，Xmax (pixels) 即为在 Xmax 图像边界扩展像素，Y 和 Z 的图像边界亦是如此。
3. 勾选 Uniform Padding 即为所有方向的扩展数值相同。
4. 点击 Apply。

Resample 工具可以通过降低分辨率降低图像大小，因此该操作可能会导致全分辨率数据中可见特征的丢失。该工具也可用于人为地提高图像数据的分辨率。

1. 点击 Image processing — Transforms — Resample。
2. 设置重取样的方式：Unit 可供选择为 Physical extent (pixels)、Pixel spacing (mm) 或 Percent change (%)。
3. 设置 X、Y 和 Z (或Right/Left、Anterior/Posterior、Inferior/Superior)的数值。Cubic/isotropic resampling 选项可确保 X、Y 和 Z 的数值均相同。
4. 选择背景图像和掩膜的 Interpolation method（插值方法）。
5. 点击 Apply

Interpolation method 的可选项：

• Nearest neighbour：使用最近相邻灰度值进行插值，灰度定义为每个体素中心的点值。
• Linear：使用线性插值，灰度定义为每个体素中心的点值。
• Majority wins：类似于 Nearest neighbour 插值，但灰度值被认为均匀地分布在每个体素的体积中。将与新的重取样网格体素共享最多体积体素的灰度值作为新的像素强度。
• Partial volume effect：类似于 Linear 插值，但灰度值被认为均匀分布在每个体素的体积中。每个体素对重取样网格体素值计算的贡献（权重）由与重取样网格体素共享的体素体积百分比给出。新的灰度值由体积加权体素强度的平均值给出。

Rescale 工具可以更改图像数据中像素所表示的物理尺寸。通常，仅在已知像素间距错误的情况下使用该工具，如使用默认值导入图像数据（如果导入时不知道真实数值，可以这样做）。

1. 点击 Image processing — Transforms — Rescale。
2. 为 Unit 选择 Physical extent (mm)、Pixel spacing (mm) 或 Percent change (%) 指定尺度变换。
3. 输入为 X、Y 和 Z 维度描述新像素尺寸的数值。Preserve the aspect ratio 连接着 X、Y 和 Z 的值，保留体素的原始纵横比。
4. 点击 Apply。

Shear 工具用于校正具有机架倾斜的图像体积。例如在 CT 图像中，当相机与床面不成 90° 角时就会发生机架倾斜。倾斜角度通常定义在 DICOM 标签中，设计 shear 工具校正医疗环境中的机架倾斜图像。本例中的 Coefficient 等于 sin(-θ)，其中 θ 为机架倾斜角度。

当通过图像数据中获取的角度测量值对图像进行校正时，用户需要在切片视图中进行测量并输入一个等于 1/tan(-θ) 的系数。根据项目的方向和测量的方式，可能需要将 -θ 与 θ 进行转换才能获得所需结果。

1. 点击 Image processing — Transforms — Advanced — Shear。
2. 选择 Axis1。
3. 选择 Axis2。
4. 输入 Coefficient 值。
5. 点击 Apply。

以下为执行 Shear 操作的示意图，数据有红色网格转变为蓝色。

Shrink wrap 工具是一种将图像体积裁剪到一个或多个掩膜之外用户指定距离的自动方法。在很多情况下，分割后的掩膜可能不会占据整个图像。因此，除非需要图像的所有区域，可以考虑将背景图像裁剪到分割区域，从而节省内存和提高性能。

当选中模式为 Visible masks and surface objects 且表面对象在背景图像体积之外时，Shrink wrap 工具也可以扩展图像。这种应用在存在面对象且它应该完全包含在图像体积中（如后处理）的情况下很有用。

Crop 工具也可以实现同样的结果，但如果存在一个或多个掩膜时使用 Shrink wrap 工具会更快、更容易。用户只需要在分割周围定义所需的填充，应用工具后就会自动将数据裁剪到指定的填充距离。

1. 点击 Image Processing — Transforms — Shrink wrap。
2. 选择用于定义 shrink wrap 边界的掩膜：Active mask、Visible masks 或 All masks。
3. 设置 Padding values，Xmin (pixels) 用于扩展输入掩膜至 Xmin 图像边界，Xmax (pixels) 用于扩展输入掩膜至 Xmax 图像边界，Y 和 Z 图像边界同理。
4. 勾选 Uniform Padding 可确保所有方向的扩展值相同。
5. 点击 Apply。

• Simpleware 软件内置手册Simpleware ScanIP – Image processing / Transforms