基于WPF平台的肾小管人工追踪界面的设计与开发

陈鹏　吉民

摘要：目的：运用WPF和C#的技术优势，设计与开发肾小管的追踪界面，并分析其应用价值。方法：在Visual Studio 2013的环境中，分别利用WPF和C#实现前台界面的设计以及后台功能的开发，创建出满足科研使用的良好人机界面，能够方便用户存读取数据以及对于肾小管图像的识别、标记和追踪。结果：成功创建出功能完备的人机界面，能够实现肾小管的人工追踪功能，同时可连接外部设备接口进行相关操作。结论：基于WPF平台设计开发的肾小管人工追踪系统设计与开发，界面美观，用户使用方便快捷，能够大大提高肾小管人工追踪的效率，对于相关的科学研究具有一定的应用价值。

关键词：WPF；人工追踪；肾小管；设计与开发

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：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

近些年来，三维重建技术越发地受到各行各业的关注，尤其是医学行业。究其原因，三维重建是一种在计算机中建立表达客观世界的虚拟现实技术，在临床医学上，三维重建技术是根据组织或器官的二维图像来形成其三维结构，能够方便医师快速确定病变的位置，制定手术方案，提高患者疾病救治的成功率[1]。目标图像的识别与追踪一直是三维重建技术的关键所在，虽然各类自动追踪算法层出不穷，但算法的准确率仍有待提高，因此目前这一部分在临床上主要是通过人工来完成的，尤其对于具体了解某一根小管的走向信息效果尤为突出。目前国内外对于肾小管人工追踪的专门构建的系统界面并不多，大多是在自动追踪的平台下开辟的一个较小的模块，本文旨在设计与开发这样的一个系统界面，能够方便用户进行肾小管的人工追踪工作。

1 界面概述

参考图像：用以打开用户指定位置的一张图像或一系列；

前一张：用以打开当前图像的前一张图像；

后一张：用以打开当前图像的后一张图像；

文本框：作为用户输入数字信息，矩形框标记后即可出现其中；

模糊：用以去除图像中的部分噪声点；

直方图归一化：用以增强图像操作；

读取文件：用以读取指定位置处的文本数据信息；

写入文件：用以将本次目标追踪所获得的数据写入到指定位置的文本中；

1号窗口：主窗口，用以展现当前正在处理的图像；

2号窗口：副窗口，用以展现当前正在处理的前一张图像；

3号窗口：副窗口，用以展现当前正在处理的后一张图像；

左菜单：子菜单，可折叠可扩展，展现所有打开图像的缩略图，鼠标点击某一张缩略图时，主窗口以及副窗口都将随之改变[2]；

右菜单：子菜单，可折叠可扩展，展现当前鼠标处的位置信息以及所有被标记的目标信息；

2 界面功能

2.1 预处理

当打开的图像对比度不强、存在较多噪声点以及其他问题影响追踪效率时，可先对图像进行预处理操作，改善图像的质量。常规的预处理操作有模糊、直方图归一化等。

2.2 鼠标和键盘事件

通过C#提供的Keyboard类和Mouse类来实现用户与键盘和鼠标的交互[3]，通过点击键盘的左右方向键可实现前后张图像的切换，鼠标事件主要包括MouseDown、MouseMove以及MouseUp，同时当拖动主窗口中的图像时，其它两个窗口中的图像也将随之动作。并且当鼠标停放在主窗口的某一位置处时，其他两个窗口中图像的对应位置处将出现红点，帮助用户根据前后张图像来识别目标的位置。

2.3 目标标记

目标标记的矩形框是通过Rectangle类进行构建的，帮助用户对识别的肾小管进行标记，当用户想对识别到的目标肾小管位置进行标记时，只需双击鼠标即可在点击位置处出现矩形框[4]。矩形框中一般都会有Text类构建的字体，用以对当前标记的目标进行区别，方便后续的追踪操作。当然，如果用户想要具体追踪某一根小管的走向信息，只需在主菜单的文本框中输入固定的数字信息，当再次标记的时候，矩形框中的文本信息即是用户输入的数字。

2.4 数据的存储

对于标记所获得数据主要分为两类，即当前图像的名称和标记号。这些数据在后台主要是通过链表的形式进行存储的。通过链表进行存储可方便找寻到不同图像以及不同管的信息，具有存储量大，用户使用方便等优点。

2.5 目标追踪

目标追踪是通过标记后每张图上同一根小管的位置进行的，系统是通过TXT文本的形式输出，包括小管所属的图像名称、位置信息等。

2.6 Ribbon界面

系统界面的主菜单是通过Ribbon框进行设计的，这是Windows最新版本的word中主菜单格式[5]，能够帮助用户较快适应主菜单功能，总体优化人机交互的界面。

2.7 多线程并行

本文所涉及的系统界面采用多线程并行运算[6]，多线程技术使程序的响应速度更快，因为用户界面可以在进行其他工作的同时一直处于活动状态，同时当前没有进行处理的任务时可以将处理器时间让给其他任务，或占用大量处理时间的任务可以定期将处理器时间让给其他任务，还可以分别设置各个任务的优先级以优化性能。

3 结束语

本文是针对肾小管人工追踪的问题，利用WPF与C#的技术，设计与开发出与之相适应的系统界面，并给出了系统界面详细的介绍信息，这个系统界面能够帮助用户有效地进行系统肾小管的人工追踪，减少了用户的部分工作量，提高了用户人工追踪的效率，希望供相关人员借鉴与参考。当然，未来的工作将进一步完善系统界面的开发，不断提高系统界面的开发质量。

参考文献：

[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] 邹海， 余籦超. 基于WPF技术的甘特图控件的研究与设计[J]. 计算机应用与软件， 2014（5）： 50-52.

[3] Christian Nagel. Bill Evjen， Jay Glynn. C#高级编程[M]. 北京： 清华大学出版社， 2008： 1068-1089.

[4] 琚彬. 基于 WPF 平台的自定义控件开发[D]. 西安： 西安电子科技大学， 2008.

[5] 张世辰. 基于WPF三维应用的图元管理平台设计与实现[D]. 武汉： 华中科技大学， 2014.

[6] 李方芳， 赵旭东， 卢伟文，等. 基于WPF的通用可配置式教员控制台软件引擎研发[J]. 系统仿真学报， 2013， 25（8）： 1761-1765.