基于WPF平臺(tái)的腎小管人工追蹤界面的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

陳鵬　吉民

摘要：目的：運(yùn)用WPF和C#的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)腎小管的追蹤界面，并分析其應(yīng)用價(jià)值。方法：在Visual Studio 2013的環(huán)境中，分別利用WPF和C#實(shí)現(xiàn)前臺(tái)界面的設(shè)計(jì)以及后臺(tái)功能的開(kāi)發(fā)，創(chuàng)建出滿足科研使用的良好人機(jī)界面，能夠方便用戶存讀取數(shù)據(jù)以及對(duì)于腎小管圖像的識(shí)別、標(biāo)記和追蹤。結(jié)果：成功創(chuàng)建出功能完備的人機(jī)界面，能夠?qū)崿F(xiàn)腎小管的人工追蹤功能，同時(shí)可連接外部設(shè)備接口進(jìn)行相關(guān)操作。結(jié)論：基于WPF平臺(tái)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的腎小管人工追蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，界面美觀，用戶使用方便快捷，能夠大大提高腎小管人工追蹤的效率，對(duì)于相關(guān)的科學(xué)研究具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：WPF；人工追蹤；腎小管；設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）28-0129-02

Design and Develop the Interface of Tubular Artificial Tracking Based on WPF Platform

CHEN Peng，JI Ming

（School of Biological Science & Medical Engineering， Southeast University， Nanjing 210000， China）

Abstract：Objective： Using WPF and C # technology to design and develop the track interface of renal tubular， and analyze its value. Method： In the Visual Studio 2013 environment， using WPF and C # to design the front office interface and develop the back office functions respectively，and create a good man-machine interface to meet the use of research. The users can easily read or write the data， marking and tracing the images for renal tubular identification. Results： Creating a fully functional interface successfully to enable manual tracking tubules， while connecting an external device interface related operations. Conclusion： Designing and developing the interface for renal tubular artificial tracking system based on the WPF platform， beautiful interface， user-convenient， can greatly improve the efficiency of tubular artificial tracking， and has a certain value for relevant scientific research.

Key words： WPF； artificial tracking； tubules； design and develop

近些年來(lái)，三維重建技術(shù)越發(fā)地受到各行各業(yè)的關(guān)注，尤其是醫(yī)學(xué)行業(yè)。究其原因，三維重建是一種在計(jì)算機(jī)中建立表達(dá)客觀世界的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在臨床醫(yī)學(xué)上，三維重建技術(shù)是根據(jù)組織或器官的二維圖像來(lái)形成其三維結(jié)構(gòu)，能夠方便醫(yī)師快速確定病變的位置，制定手術(shù)方案，提高患者疾病救治的成功率[1]。目標(biāo)圖像的識(shí)別與追蹤一直是三維重建技術(shù)的關(guān)鍵所在，雖然各類自動(dòng)追蹤算法層出不窮，但算法的準(zhǔn)確率仍有待提高，因此目前這一部分在臨床上主要是通過(guò)人工來(lái)完成的，尤其對(duì)于具體了解某一根小管的走向信息效果尤為突出。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于腎小管人工追蹤的專門構(gòu)建的系統(tǒng)界面并不多，大多是在自動(dòng)追蹤的平臺(tái)下開(kāi)辟的一個(gè)較小的模塊，本文旨在設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)這樣的一個(gè)系統(tǒng)界面，能夠方便用戶進(jìn)行腎小管的人工追蹤工作。

1 界面概述

參考圖像：用以打開(kāi)用戶指定位置的一張圖像或一系列；

前一張：用以打開(kāi)當(dāng)前圖像的前一張圖像；

后一張：用以打開(kāi)當(dāng)前圖像的后一張圖像；

文本框：作為用戶輸入數(shù)字信息，矩形框標(biāo)記后即可出現(xiàn)其中；

模糊：用以去除圖像中的部分噪聲點(diǎn)；

直方圖歸一化：用以增強(qiáng)圖像操作；

讀取文件：用以讀取指定位置處的文本數(shù)據(jù)信息；

寫入文件：用以將本次目標(biāo)追蹤所獲得的數(shù)據(jù)寫入到指定位置的文本中；

1號(hào)窗口：主窗口，用以展現(xiàn)當(dāng)前正在處理的圖像；

2號(hào)窗口：副窗口，用以展現(xiàn)當(dāng)前正在處理的前一張圖像；

3號(hào)窗口：副窗口，用以展現(xiàn)當(dāng)前正在處理的后一張圖像；

左菜單：子菜單，可折疊可擴(kuò)展，展現(xiàn)所有打開(kāi)圖像的縮略圖，鼠標(biāo)點(diǎn)擊某一張縮略圖時(shí)，主窗口以及副窗口都將隨之改變[2]；

右菜單：子菜單，可折疊可擴(kuò)展，展現(xiàn)當(dāng)前鼠標(biāo)處的位置信息以及所有被標(biāo)記的目標(biāo)信息；

2 界面功能

2.1 預(yù)處理

當(dāng)打開(kāi)的圖像對(duì)比度不強(qiáng)、存在較多噪聲點(diǎn)以及其他問(wèn)題影響追蹤效率時(shí)，可先對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理操作，改善圖像的質(zhì)量。常規(guī)的預(yù)處理操作有模糊、直方圖歸一化等。

2.2 鼠標(biāo)和鍵盤事件

通過(guò)C#提供的Keyboard類和Mouse類來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶與鍵盤和鼠標(biāo)的交互[3]，通過(guò)點(diǎn)擊鍵盤的左右方向鍵可實(shí)現(xiàn)前后張圖像的切換，鼠標(biāo)事件主要包括MouseDown、MouseMove以及MouseUp，同時(shí)當(dāng)拖動(dòng)主窗口中的圖像時(shí)，其它兩個(gè)窗口中的圖像也將隨之動(dòng)作。并且當(dāng)鼠標(biāo)停放在主窗口的某一位置處時(shí)，其他兩個(gè)窗口中圖像的對(duì)應(yīng)位置處將出現(xiàn)紅點(diǎn)，幫助用戶根據(jù)前后張圖像來(lái)識(shí)別目標(biāo)的位置。

2.3 目標(biāo)標(biāo)記

目標(biāo)標(biāo)記的矩形框是通過(guò)Rectangle類進(jìn)行構(gòu)建的，幫助用戶對(duì)識(shí)別的腎小管進(jìn)行標(biāo)記，當(dāng)用戶想對(duì)識(shí)別到的目標(biāo)腎小管位置進(jìn)行標(biāo)記時(shí)，只需雙擊鼠標(biāo)即可在點(diǎn)擊位置處出現(xiàn)矩形框[4]。矩形框中一般都會(huì)有Text類構(gòu)建的字體，用以對(duì)當(dāng)前標(biāo)記的目標(biāo)進(jìn)行區(qū)別，方便后續(xù)的追蹤操作。當(dāng)然，如果用戶想要具體追蹤某一根小管的走向信息，只需在主菜單的文本框中輸入固定的數(shù)字信息，當(dāng)再次標(biāo)記的時(shí)候，矩形框中的文本信息即是用戶輸入的數(shù)字。

2.4 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)

對(duì)于標(biāo)記所獲得數(shù)據(jù)主要分為兩類，即當(dāng)前圖像的名稱和標(biāo)記號(hào)。這些數(shù)據(jù)在后臺(tái)主要是通過(guò)鏈表的形式進(jìn)行存儲(chǔ)的。通過(guò)鏈表進(jìn)行存儲(chǔ)可方便找尋到不同圖像以及不同管的信息，具有存儲(chǔ)量大，用戶使用方便等優(yōu)點(diǎn)。

2.5 目標(biāo)追蹤

目標(biāo)追蹤是通過(guò)標(biāo)記后每張圖上同一根小管的位置進(jìn)行的，系統(tǒng)是通過(guò)TXT文本的形式輸出，包括小管所屬的圖像名稱、位置信息等。

2.6 Ribbon界面

系統(tǒng)界面的主菜單是通過(guò)Ribbon框進(jìn)行設(shè)計(jì)的，這是Windows最新版本的word中主菜單格式[5]，能夠幫助用戶較快適應(yīng)主菜單功能，總體優(yōu)化人機(jī)交互的界面。

2.7 多線程并行

本文所涉及的系統(tǒng)界面采用多線程并行運(yùn)算[6]，多線程技術(shù)使程序的響應(yīng)速度更快，因?yàn)橛脩艚缑婵梢栽谶M(jìn)行其他工作的同時(shí)一直處于活動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)當(dāng)前沒(méi)有進(jìn)行處理的任務(wù)時(shí)可以將處理器時(shí)間讓給其他任務(wù)，或占用大量處理時(shí)間的任務(wù)可以定期將處理器時(shí)間讓給其他任務(wù)，還可以分別設(shè)置各個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)以優(yōu)化性能。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文是針對(duì)腎小管人工追蹤的問(wèn)題，利用WPF與C#的技術(shù)，設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)出與之相適應(yīng)的系統(tǒng)界面，并給出了系統(tǒng)界面詳細(xì)的介紹信息，這個(gè)系統(tǒng)界面能夠幫助用戶有效地進(jìn)行系統(tǒng)腎小管的人工追蹤，減少了用戶的部分工作量，提高了用戶人工追蹤的效率，希望供相關(guān)人員借鑒與參考。當(dāng)然，未來(lái)的工作將進(jìn)一步完善系統(tǒng)界面的開(kāi)發(fā)，不斷提高系統(tǒng)界面的開(kāi)發(fā)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] Xiao-Yue Zhai， Jesper S T， Henrik B. Three-Dimensional Reconstruction of the Mouse Nephron[J]. Journal of the American Society of Nephrology， 2006： 77-88.

[2] 鄒海， 余籦超. 基于WPF技術(shù)的甘特圖控件的研究與設(shè)計(jì)[J]. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件， 2014（5）： 50-52.

[3] Christian Nagel. Bill Evjen， Jay Glynn. C#高級(jí)編程[M]. 北京： 清華大學(xué)出版社， 2008： 1068-1089.

[4] 琚彬. 基于 WPF 平臺(tái)的自定義控件開(kāi)發(fā)[D]. 西安： 西安電子科技大學(xué)， 2008.

[5] 張世辰. 基于WPF三維應(yīng)用的圖元管理平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 武漢： 華中科技大學(xué)， 2014.

[6] 李方芳， 趙旭東， 盧偉文，等. 基于WPF的通用可配置式教員控制臺(tái)軟件引擎研發(fā)[J]. 系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)， 2013， 25（8）： 1761-1765.