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心脏病是目前最常见的极具危险性的一种疾病,据统计数据表明,全球大约有3亿患者心跳过快,在美国每年有45万患者死于心脏病,而我国“十五”攻关研究结果显示,每年心脏病导致死亡的人数为53万,严重危害到人们的健康。由于各种病理原因引起的心脏疾病,几乎都和心脏的生物电活动相关联,因此开展对心脏正常和非正常情况下的电活动的研究,从任何意义上来说都是十分有意义的。最新的研究手段有三种:膜片钳技术(测量单个心肌细胞各种离子通道特性与动作电位,以及它们与发生心律失常的关系)、计算机模拟技术(利用心肌细胞数学模型模拟动作电位的形成和心律失常的发生)和光学标测技术。
光学标测技术是借助于电压敏感染料将细胞膜电位的变化转化成光学信号进行记录的一种新的功能成像技术,是“细胞分子电生理”研究中观测微观电兴奋传导唯一的不接触不穿刺的工具.它不仅可以多位点、同步、无损地记录心肌细胞群的膜电位变化,测量细胞与细胞间的电传导,而且可以记录全心脏的电活动,并转化为细胞动作电位以及除极、复极等时图、等势图和动作电位时程图等彩色的图像显示。特别是由于微电极无法记录电击除颤时刻的电信号,使得光学标测技术成为研究电击除颤最有力的工具之一。本文所要处理的图像来自于一种基于CCD相机的心脏电活动光学标测系统。
心脏电活动光学标测系统采集到的荧光图像比较模糊,图像质量不好,在使用前要进行图像处理。本文围绕图像增强的一些基本理论和算法展开,介绍了图像处理的一些基本理论,主要包括直方图处理、空间滤波、频域滤波以及小波变换滤波。在使用这些理论对荧光图像进行处理并进行比较后,我们得出了空间滤波里的梯度法以及拉普拉斯高通滤波法是对荧光图像初期处理的最好方法,但是拉普拉斯滤波后的图像要进行滤噪处理。如果要求得到更高对比度的图像,可在使用前面两种方法后使用同态滤波,这样能得到很好的结果。
由于荧光图像获取过程及其本身具有的复杂性,对于处理后的图像质量并没有很好的评价标准,理论跟算法都有待进一步改善。本文尝试对荧光图像进行处理,具有试验性和多样性,处理的方法也具有针对性。在今后的处理中,要广泛的实验并找到更多有效的方法,同时必须结合具体情况考虑需要处理的要素,来选择变换参数和变换算法,并通过反复实验,观察变换的结果,不断调整,直到满意为止。