C#處理醫學影像(一):基於Hessian矩陣的血管肺紋理骨骼增強對比

喬克灬叔叔發表於2021-01-11

C#矩陣

在醫院實際環境中，經常遇到有問題的患者，對於一些特殊的場景，比如骨折，肺結節，心腦血管問題

需要影像對比增強來更為清晰的顯示病灶助於醫生確診，先看效果：

肺紋理增強:

肺結節增強：

血管對比增強：

骨骼對比增強：

根據參考資料：

MATLAB版本：

https://ww2.mathworks.cn/matlabcentral/fileexchange/24409-hessian-based-frangi-vesselness-filter

演算法原理：

https://baike.baidu.com/item/%E9%BB%91%E5%A1%9E%E7%9F%A9%E9%98%B5/2248782?fr=aladdin

將其原理翻譯寫成C++類庫，在C++中使用Opencv對於矩陣操作比較方便，匯出dll後再由C#呼叫，

新建C++類庫工程：

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <string>
#include <cstring>
#include <cstdlib>
#include <vector>
#include "MatBase64.h"
#include "frangi.h"
#include "ET.Functions.h"
using namespace std;
using namespace cv;
char* GetFrangiBase64Code(char* base64code, int SIGMA_START, int SIGMA_END, int SIGMA_STEP, float BETA_ONE, float BETA_TWO, bool BLACKWHITE){
    
    //初始化矩陣引數
    frangi2d_opts_t opts;
    frangi2d_createopts(&opts, SIGMA_START,  SIGMA_END,  SIGMA_STEP,  BETA_ONE,  BETA_TWO,  BLACKWHITE);


    //處理傳入的base64編碼轉為Mat物件
    string imgcode =base64code;
    string s_mat;
    s_mat = base64Decode(imgcode.data(), imgcode.size());
    vector<char> base64_img(s_mat.begin(), s_mat.end());
    Mat input_img = cv::imdecode(Mat(base64_img), CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE);

    //進行frangi演算法處理
    Mat input_img_fl;
    input_img.convertTo(input_img_fl, CV_32FC1);
    Mat vesselness, scale, angles;
    frangi2d(input_img_fl, vesselness, scale, angles, opts);

    vector<uchar> buf;
    imencode(".jpg", vesselness * 255, buf);
    auto *enc_msg = reinterpret_cast<unsigned char*>(buf.data());
    string encoded = base64Encode(enc_msg, buf.size());

    //返回base64編碼
    char *result = new char[encoded.length() + 1];
    for (int i = 0; i < encoded.length(); ++i)
    {
        result[i] = encoded[i];
    }
    result[encoded.length()] = '\0';
    return result;
}

匯出函式：

extern "C" _declspec(dllexport) char* GetFrangiBase64Code(char * base64code, int SIGMA_START, int SIGMA_END, int SIGMA_STEP, float BETA_ONE, float BETA_TWO, bool BLACKWHITE);

建立模組定義檔案：

LIBRARY "ET.Functions"

EXPORTS
GetFrangiBase64Code @ 1,

匯出32位dll，複製到C#debug目錄下，C#呼叫：將目標影像轉為base64，傳送給C++，返回處理後的base64，在轉為影像

        [DllImport(@"ET.Functions.dll", EntryPoint = "GetFrangiBase64Code" ,CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
        public static extern IntPtr GetFrangiBase64Code(string base64code, int SIGMA_START, int SIGMA_END, int SIGMA_STEP, float BETA_ONE, float BETA_TWO, bool BLACKWHITE);
private void ckcbw_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)
        {
            getimg();
        }

        private void trabarStart_ValueChanged(object sender, EventArgs e)
        {
            getimg();
        }

        void getimg()
        {
            int start = trabarStart.Value;
            int end = trabarEnd.Value;
            int step = trabarStep.Value;
            float zaosheng = (float)trabarZaosheng.Value / 10;
            float bg = (float)trabarBG.Value / 10;

            IntPtr pRet = GetFrangiBase64Code(ToBase64(b), start, end, step, zaosheng, bg, ckcbw.Checked);
            string strRet = Marshal.PtrToStringAnsi(pRet);
            pictureBox1.BackgroundImage = Base64StringToImage(strRet);
        }