《醫(yī)學(xué)圖像處理》實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱

《醫(yī)學(xué)圖像處理》實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱課程名稱：醫(yī)學(xué)圖像處理適應(yīng)專業(yè)：影診、生物醫(yī)學(xué)工程、影像技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書名稱：《醫(yī)學(xué)圖像處理實(shí)驗(yàn)》自編一、學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)：16二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的：培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，使學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識(shí)、基本方法和實(shí)驗(yàn)技能等方面得到嚴(yán)格的訓(xùn)練，掌握基本物理量測(cè)量的原理和方法，學(xué)會(huì)正確選擇和使用基本物理儀器、對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行正確判斷和處理并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行合理分析。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、對(duì)物理量的測(cè)量和對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，使學(xué)生加深對(duì)物理學(xué)基本理論和定律的理解和掌握，熟悉某些物理現(xiàn)象，逐步提高觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的能力。學(xué)習(xí)用所學(xué)過的理論知識(shí)分析和解決實(shí)驗(yàn)中所存在的問題。在獨(dú)立操作的實(shí)驗(yàn)過程中，逐步培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和獨(dú)立工作的能力，培養(yǎng)學(xué)生用實(shí)驗(yàn)手段解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)。三、實(shí)驗(yàn)基本要求：1.端正學(xué)習(xí)態(tài)度，充分認(rèn)識(shí)物理學(xué)實(shí)驗(yàn)課的重要性。學(xué)生應(yīng)充分利用較短的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)時(shí)間。實(shí)驗(yàn)前充分地預(yù)習(xí)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)要求合理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，仔細(xì)觀察認(rèn)真思考實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，正確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果加以全面分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后認(rèn)真寫好實(shí)驗(yàn)報(bào)告，認(rèn)真上好每一次實(shí)驗(yàn)課。2.實(shí)驗(yàn)前要認(rèn)真預(yù)習(xí)好基本物理儀器的原理和使用方法，實(shí)驗(yàn)過程中要?jiǎng)?chuàng)造更多的使用和熟悉物理儀器的機(jī)會(huì)，盡可能做到熟練操作，為掌握復(fù)雜的醫(yī)療儀器打下基礎(chǔ)。3.要注意養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。首先確保安全第一。根據(jù)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所的環(huán)境和實(shí)驗(yàn)所需的裝置，正確合理地安排好各種裝置、電源及導(dǎo)線的位置，做到實(shí)驗(yàn)線路一目了然，盡可能減少實(shí)驗(yàn)過程中可能發(fā)生的人為故障，使實(shí)驗(yàn)得以準(zhǔn)確、無誤、順利進(jìn)行。4.要注意掌握實(shí)驗(yàn)中所采用的基本測(cè)量方法?；緶y(cè)量方法是復(fù)雜測(cè)量方法的基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)過程中不但要理解其原理，同時(shí)要?jiǎng)帕κ煜ず屠斡洝?.養(yǎng)成真實(shí)記錄原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的習(xí)慣，字跡一定要清楚、整潔。對(duì)原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一定要實(shí)事求是地進(jìn)行記錄。對(duì)于原始數(shù)據(jù)決不能隨意更改。有些學(xué)生當(dāng)看到自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與所預(yù)期的不相符合時(shí)便隨意改動(dòng)原始數(shù)據(jù)，這是物理實(shí)驗(yàn)的大忌。所以真實(shí)地記錄原始數(shù)據(jù)是取得正確實(shí)驗(yàn)結(jié)果的前提。6.培養(yǎng)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析、判斷的能力。當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與所預(yù)期的結(jié)果不相符合時(shí)，先根據(jù)不合理程度的大小來判斷問題可能存在的環(huán)節(jié)，加以改正后重作實(shí)驗(yàn)，從而提高判斷分析問題的能力。7.珍惜每次實(shí)驗(yàn)課的時(shí)間。有時(shí)在完成規(guī)定測(cè)量?jī)?nèi)容后還有剩余的時(shí)間，可以用來分析一下實(shí)驗(yàn)可能存在的問題，找出本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵步驟所在，怎樣做才能使實(shí)驗(yàn)更準(zhǔn)確。四、醫(yī)學(xué)圖像處理實(shí)驗(yàn)課的三個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)：物理學(xué)實(shí)驗(yàn)課是學(xué)生在教師指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的課程。因此在整個(gè)實(shí)驗(yàn)課過程中要充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，通過以下三個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立的工作能力和嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是的工作作風(fēng)。1.課前認(rèn)真預(yù)習(xí)認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)教材，充分了解本次實(shí)驗(yàn)的目的、原理和方法、內(nèi)容和注意事項(xiàng)，同時(shí)對(duì)驗(yàn)所用的儀器、設(shè)備、元件及實(shí)驗(yàn)步驟有一個(gè)大概地了解，在充分預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上寫出預(yù)習(xí)報(bào)告，并設(shè)計(jì)好數(shù)據(jù)記錄表格。2.實(shí)驗(yàn)中正確操作實(shí)驗(yàn)時(shí)要遵守實(shí)驗(yàn)室的規(guī)章制度，仔細(xì)閱讀儀器的使用方法和注意事項(xiàng)，在教師指導(dǎo)下正確使用儀器。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)應(yīng)合理操作，認(rèn)真思考、仔細(xì)觀察，及時(shí)認(rèn)真的把原始數(shù)據(jù)記錄在預(yù)先設(shè)計(jì)好的表格內(nèi)，測(cè)量完畢后請(qǐng)教師檢查實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，合格后方可結(jié)束實(shí)驗(yàn)并請(qǐng)教師簽字。3.寫好實(shí)驗(yàn)報(bào)告先對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理計(jì)算，然后用簡(jiǎn)潔的文字寫好實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要字跡清晰、文理通順、圖表正確完整。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容為：實(shí)驗(yàn)題目、日期。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?shí)驗(yàn)所要達(dá)到的基本目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)器材：實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：完成數(shù)據(jù)表格及圖線、圖表等：實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表示及討論：原始數(shù)據(jù)：五、實(shí)驗(yàn)室規(guī)則1.實(shí)驗(yàn)室內(nèi)肅靜和整潔，指導(dǎo)教師和學(xué)生一律穿白服進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。2.實(shí)驗(yàn)前根據(jù)指導(dǎo)教師的講述或?qū)嶒?yàn)書上的說明檢查儀器、元器件，如有缺損應(yīng)立即向指導(dǎo)教師報(bào)告。3.未了解儀器性能之前切勿動(dòng)手操作，使用儀器時(shí)必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，不得拆卸儀器，不做與本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容無關(guān)的實(shí)驗(yàn)。4.使用消耗品時(shí)要注意節(jié)約。5.實(shí)驗(yàn)完畢后，要清理儀器及元器件，填寫儀器使用登記表。關(guān)閉電源和水道，做好衛(wèi)生清掃。6.損壞儀器或丟失器材，按情節(jié)輕重，有關(guān)責(zé)任者要賠償損失并交出書面檢查。參加實(shí)驗(yàn)人員要嚴(yán)格遵守上述規(guī)則。六、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目[實(shí)驗(yàn)名稱一]圖像處理軟件PhotoshopCS的基本知識(shí)[項(xiàng)目性質(zhì)]驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)[實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯1．熟悉Photoshop的界面及基本操作。2．掌握?qǐng)D像的基本編輯方法。3．熟練掌握工具欄的使用方法。4．掌握?qǐng)D像的融合與剪裁。5.學(xué)會(huì)橡皮擦的使用方法。[實(shí)驗(yàn)原理]圖層是PhotoshopCS中的重中之重，可以說沒有圖層就沒有Photoshop，在Photoshop中執(zhí)行的所有操作都離不開圖層。通俗地講，一個(gè)圖層好比一張透明的紙，不同的圖像繪制在不同的透明紙上，然后相互疊加既可以得到最終效果。每個(gè)圖層相互獨(dú)立但又彼此聯(lián)系，既可單獨(dú)編輯修改，又可相互疊加形成不同效果。[實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)]2學(xué)時(shí)[實(shí)驗(yàn)要求]1．熟悉Photoshop的界面及基本操作。2．掌握?qǐng)D像的基本編輯方法。3．圖像的融合與剪裁。4．橡皮擦的使用思考題1．通過對(duì)圖像進(jìn)行“融合與剪裁”處理后，你怎樣理解“圖層”這一概念？2．說出工具箱中的幾種常用工具名稱。3.試著應(yīng)用PhotoshopCS的圖像“濾鏡/抽出”功能。[實(shí)驗(yàn)名稱二]醫(yī)學(xué)圖像的PhotoshopCS處理方法[項(xiàng)目性質(zhì)]驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)[實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯1．掌握醫(yī)學(xué)圖像平滑處理方法。2．掌握醫(yī)學(xué)圖像銳化處理方法。3．掌握醫(yī)學(xué)圖像邊緣化處理方法。4．掌握醫(yī)學(xué)圖像曲線處理方法。5.掌握處理前后醫(yī)學(xué)圖像的拼接方法。[實(shí)驗(yàn)原理]濾鏡是PhotoshopCS最有特色的功能之一，在PhotoshopCS中可以用濾鏡來完成大多數(shù)數(shù)字化設(shè)備不能完成的圖像處理工作。其工作原理是利用對(duì)圖像中像素的分析，按每種濾鏡的特殊數(shù)學(xué)運(yùn)算進(jìn)行像素色彩、亮度等參數(shù)的調(diào)節(jié)，從而完成原圖像部分或全部像素的屬性參數(shù)的調(diào)節(jié)或控制，其結(jié)果使圖像明顯化，粗糙化或?qū)崿F(xiàn)圖形的變形。[實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)]2學(xué)時(shí)[實(shí)驗(yàn)要求]1．醫(yī)學(xué)圖像的平滑處理。2．醫(yī)學(xué)圖像的銳化處理。3．醫(yī)學(xué)圖像的邊緣化處理。4．用曲線法調(diào)整圖像的色調(diào)、對(duì)比度、對(duì)圖像進(jìn)行負(fù)片翻轉(zhuǎn)。5.圖像的拼接與融合。思考題1．說出幾種應(yīng)用濾鏡功能對(duì)圖像進(jìn)行處理的方法。2．“圖像的拼接與融合”步驟中，在保存之前為什么要“合并可見圖層”？3.在銳化處理中如何理解“閾值”這一參數(shù)？4.負(fù)片翻轉(zhuǎn)的效果是什么？[實(shí)驗(yàn)名稱三]圖像處理軟件MATLAB的基本知識(shí)[項(xiàng)目性質(zhì)]驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)[實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯1．熟悉MATLAB界面。2．熟悉MATLAB的M文件編輯調(diào)試窗口。3．讀入與顯示圖像文件。4．掌握【Help】的用法，學(xué)會(huì)工具箱及相關(guān)功能與命令，熟悉命令的查詢。5.掌握MATLAB的基本運(yùn)算。6.掌握MATLAB的基本繪圖函數(shù)。[實(shí)驗(yàn)原理]MAYLAB是一套數(shù)值計(jì)算軟件分為總包和若干個(gè)工具箱，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)值分析、優(yōu)化、統(tǒng)計(jì)、偏微分方程數(shù)值解、自動(dòng)控制、信號(hào)處理、圖像處理等若干個(gè)領(lǐng)域的計(jì)算和圖形顯示功能。它將不同數(shù)學(xué)分支的算法以函數(shù)的形式分類成庫(kù)，使用時(shí)直接調(diào)用這些函數(shù)并附與實(shí)際參數(shù)就可以解決問題，快速而且準(zhǔn)確。（MATLAB的內(nèi)核采用C語(yǔ)言編寫，自1982年推出第一個(gè)版本以來不斷對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，MATLAB6.0版本已成為一個(gè)功能比較強(qiáng)大、性能穩(wěn)定的軟件，得到了廣泛的重視和應(yīng)用）。[實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)]2學(xué)時(shí)[實(shí)驗(yàn)要求]通過練習(xí)，熟悉MATLAB工作界面與工作環(huán)境，掌握M文件的創(chuàng)建、打開、存儲(chǔ)與運(yùn)行。掌握MATLAB工具箱的查詢與使用方法，學(xué)會(huì)查找命令的方法。掌握MATLAB的基本運(yùn)算，及基本繪圖函數(shù)的使用方法為醫(yī)學(xué)圖像處理打下基礎(chǔ)。。思考題1．命令語(yǔ)句“t=0:pi/50:10*pi;”中各部分分別代表什么意義？2．利用M文件編輯窗口如何修改實(shí)驗(yàn)講義中的程序語(yǔ)句?3.MATLAB圖像處理工具箱提供了哪幾類圖像處理函數(shù)？4.試述查詢命令“l(fā)ookfor”與“help”的區(qū)別。[實(shí)驗(yàn)名稱四]醫(yī)學(xué)圖像的MATLAB處理方法[項(xiàng)目性質(zhì)]驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)[實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯1．顯示醫(yī)學(xué)圖像的輪廓與邊界。2．對(duì)醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行模糊化、去模糊化及銳化處理。3．對(duì)醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行彩色處理。4．對(duì)醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行直方圖均衡化處理。[實(shí)驗(yàn)原理]現(xiàn)代醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)提供了人體結(jié)構(gòu)的多種形式的三維數(shù)據(jù)，甚至四維數(shù)據(jù)（三維空間加時(shí)間），采用可視化技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理，可為疾病診斷提供直觀和定量的三維信息，也可為手術(shù)治療提供決策、計(jì)劃和模擬的有效的輔助手段。醫(yī)學(xué)體積數(shù)據(jù)的分析與顯示，就是從離散的含有噪聲的三維圖像中提取特征數(shù)據(jù)，以表示器官的結(jié)構(gòu)、功能信息，并將結(jié)果以二維圖像的形式快速準(zhǔn)確地顯示出來。研究范圍包括：準(zhǔn)確的物體分割、3D物體造型、多模式數(shù)據(jù)融合等。外科手術(shù)計(jì)劃與模擬式三維醫(yī)學(xué)圖像分析與顯示系統(tǒng)是主要應(yīng)用之一。系統(tǒng)能把相互重疊、相互關(guān)聯(lián)的人體組織器官分別顯示出來。外科大夫可以通過計(jì)算機(jī)模擬復(fù)雜的手術(shù)過程、比較不同的手術(shù)方案、觀察不同的結(jié)果，從而得到最佳方案。整形外科手術(shù)的計(jì)劃與模擬，可以使術(shù)后結(jié)果更為美觀。由于人腦結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，顱腦神經(jīng)的外科手術(shù)難度很大，用三維醫(yī)學(xué)圖像系統(tǒng)進(jìn)行手術(shù)計(jì)劃和模擬，可以確定最佳手術(shù)路徑，從而最大限度地減少正常腦組織的損傷。然而由于受到各種醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的條件、狀態(tài)、質(zhì)量、環(huán)境以及成像的人體器官的體位等一些其它外界因素的影響，二維圖片的清晰度要受到不同程度的影響，從而加大了醫(yī)生對(duì)疾病正確診斷的難度。即便是很清晰的斷層圖片有時(shí)由于疾病的特殊性，也很難下結(jié)論。在這種情況下圖像的再加工和處理與分析對(duì)疾病的正確判斷將會(huì)起到至關(guān)重要的作用。[實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)]2學(xué)時(shí)[實(shí)驗(yàn)要求]1．通過練習(xí)，熟悉MATLAB讀入與顯示圖像文件，采用MATLAB圖像處理工具箱中的方法，對(duì)圖像分別進(jìn)行邊界處理，從而有效地提取人組織的輪廓。2．對(duì)醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行彩色處理可以清晰地分辨出頭部血管的分布與走向。3．對(duì)圖像實(shí)施了灰度處理，有效地提高了影像的清晰度，突出了所要研究部位的特征。4．同時(shí)掌握醫(yī)學(xué)圖像的MATLAB處理與分析過程中圖像過濾，對(duì)醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行彩色處理，直方圖均衡化處理等基本的醫(yī)學(xué)圖像處理方法。思考題1．何謂二值圖像？如何將灰度圖像轉(zhuǎn)變?yōu)槎祱D像?2．何謂直方圖均衡化？直方圖均衡化后的效果是什么？3.如何理解對(duì)圖像進(jìn)行濾波處理？4.試述對(duì)醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行彩色處理的重要步驟。[實(shí)驗(yàn)名稱五]頭部MATLAB三維重建[項(xiàng)目性質(zhì)]驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)[實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯1．熟練掌握讀入與顯示多幀、單幀MRI斷層掃描圖像文件。2．學(xué)會(huì)改變圖像數(shù)據(jù)的格式。3．掌握二維圖像的地形圖的處理方法。4．掌握3D地形圖的疊加圖的構(gòu)建方法。5.掌握基于體繪制法的人體頭部MRI圖像的三維重建方法。[實(shí)驗(yàn)原理]隨著現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，人體器官的數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)建模方法在3D成像領(lǐng)域發(fā)展迅速。由二維斷層圖像重建三維模型有以下幾種方法：（1）斷面表示法。利用內(nèi)插的數(shù)學(xué)方法重現(xiàn)斷面以外的斷面圖像，對(duì)顱骨和其它器官的局部修復(fù)，擬合有很重要的應(yīng)用。（2）線框法。將各斷層圖像中的邊緣輪廓線提取出來，然后形成經(jīng)線，經(jīng)過平滑處理得出網(wǎng)狀立體圖。（3）表面法。（4）實(shí)體法。其中（1）（2）兩種方法是我們主要研究的對(duì)象。我們首先選用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的成人頭骨為原型，進(jìn)行MRI斷層掃描，由于圖片的數(shù)據(jù)量巨大，無法應(yīng)用個(gè)人PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，所以必須對(duì)所得到的若干斷層圖片進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，圖像邊緣平滑處理，采用有限元方法獲得了三維立體顱骨的平滑圖像。同時(shí)對(duì)顱骨內(nèi)外邊緣的處理分別得出了大腦的立體網(wǎng)狀圖和顱骨的立體網(wǎng)狀圖。[實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)]2學(xué)時(shí)[實(shí)驗(yàn)要求]通過練習(xí)，熟悉MATLAB讀入與顯示圖像文件，采用MATLAB圖像處理實(shí)現(xiàn)MRI二維圖像的地形圖的處理，3D地形圖的疊加圖的構(gòu)建，并掌握對(duì)人體頭部進(jìn)行三維重建的體構(gòu)建方法。在實(shí)驗(yàn)中學(xué)生應(yīng)獨(dú)立編輯與運(yùn)行程序，得到要形成的醫(yī)學(xué)圖像，并把所得到的圖像編輯到實(shí)驗(yàn)報(bào)告的結(jié)論中。思考題1．目前將二維斷層圖像重建為三維模型有哪幾種方法？2．如何理解“批處理”方法？3.試述基于體繪制法顯示人體頭部三維重建圖像的步驟。4.你如何理解“二維地形圖”和“三維地形圖的疊加圖”的概念？[實(shí)驗(yàn)名稱六]PAL格式圖像實(shí)時(shí)采集并顯示[項(xiàng)目性質(zhì)]驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)[實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯1．掌握CodeComposerStudio2.2的安裝和配置。2．掌握DSP開發(fā)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)與目標(biāo)系統(tǒng)的連接方法。3．熟練CCS集成開發(fā)環(huán)境的操作環(huán)境和基本功能。4．了解視頻編碼的相關(guān)基本知識(shí)。5．熟悉視頻顯示程序的運(yùn)行過程、控制過程，搞清數(shù)據(jù)處理、傳輸途徑。[實(shí)驗(yàn)原理]視頻編碼：1．?dāng)?shù)字圖像：數(shù)字圖像是指經(jīng)過數(shù)字化轉(zhuǎn)換并可以用數(shù)字表示、處理的圖像。由象素點(diǎn)組成，其中橫向的點(diǎn)數(shù)稱為水平分辨率，縱向的為垂直分辨率，一幅完整的圖分為若干行，稱為一幀圖像。每個(gè)象素根據(jù)量化精度不同其取值也不同，例如取三個(gè)色彩分量均為8位二進(jìn)制數(shù)的RGB表示方法，用連續(xù)的三個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)彩色點(diǎn)，(200,100,64)描述的點(diǎn)的紅色分量為200，綠色分量100，藍(lán)色分量64，其中每個(gè)分量的取值均為0—255表示從最暗到最亮256個(gè)等級(jí)。許多靜態(tài)的圖像可以經(jīng)連續(xù)播放產(chǎn)生動(dòng)態(tài)效果，25幀/秒或30幀/秒的幀速可產(chǎn)生較平滑的動(dòng)態(tài)顯示效果。2．色彩空間RGB色彩空間：圖像采集和顯示設(shè)備采用，例如CCD、CMOS攝像頭，CRT監(jiān)視器等。因其色彩分量之間有較大的相關(guān)性，不適于做圖像處理。YCbCr色彩空間：Y表示亮度，Cb和Cr表示色差。各色彩分量之間相關(guān)性小，適于進(jìn)行處理操作。色差信號(hào)常做2:1抽樣處理以節(jié)省帶寬。3．視頻圖像視頻簡(jiǎn)單地說就是活動(dòng)圖像。電影也是活動(dòng)圖像，電影把大量靜止圖像記錄在膠片上，一張一張地連續(xù)顯示出來，就成了我們看到的電影。對(duì)于電視視頻，每秒鐘包含幾十幀靜止圖像，每一幀靜止圖像由幾百個(gè)行組成，每一行又由幾百個(gè)像素點(diǎn)組成。1秒鐘包含的圖像幀數(shù)為幀頻，1秒鐘包含的總行數(shù)為行頻，1秒鐘包含的總像素?cái)?shù)實(shí)際上就是相當(dāng)于視頻帶寬。模擬視頻：遙想起來，在當(dāng)年有限的條件下，用電子管做出電視機(jī)是一件非常不容易的事情，但是，用現(xiàn)在的眼光來看，當(dāng)年的電視技術(shù)又實(shí)在是很簡(jiǎn)陋的。我國(guó)的黑白視頻信號(hào)幀頻為25Hz，就是說每秒顯示25幅圖像，之所以規(guī)定為25Hz，而不是其它的某個(gè)值，主要是因?yàn)閮蓚€(gè)原因。一個(gè)與人的視覺生理特點(diǎn)有關(guān)，當(dāng)圖像的刷新速度達(dá)到5幀/秒的時(shí)候，人開始感覺圖像是活動(dòng)的，而達(dá)到24幀/秒的時(shí)候，人感覺圖像是完全連續(xù)和流暢的（電影所使用的幀頻就是24Hz），所以視頻信號(hào)幀頻應(yīng)大于等于24Hz。理論上來說幀頻越高越好，但是幀頻越高，對(duì)電路的要求也越高，技術(shù)越復(fù)雜，成本也越高（現(xiàn)在有的電腦彩顯幀頻已達(dá)到200Hz），在當(dāng)時(shí)的條件下，只能選擇一個(gè)大于24的盡量小的值。另一個(gè)原因是因?yàn)槲覈?guó)的電網(wǎng)頻率是50Hz，當(dāng)采用25Hz幀頻時(shí)，隔行掃描時(shí)的場(chǎng)頻為50Hz，正好與電網(wǎng)同頻，這樣，電源對(duì)圖像的干擾是固定的，人眼不容易感覺出來，或者換個(gè)角度說：電源就可以不必做得那么精密（那個(gè)時(shí)候開關(guān)電源還很少使用，整流電源缺乏穩(wěn)壓措施，紋波很大）。所以選擇了25Hz幀頻。說到這里，又要說說“場(chǎng)頻”。電視在顯示圖像的時(shí)候，把一幀分成了兩場(chǎng)來顯示，一個(gè)場(chǎng)由幀中的奇數(shù)行組成，叫做奇場(chǎng)，另一個(gè)場(chǎng)由幀中的偶數(shù)行組成，叫做偶場(chǎng)。之所以要這樣做，主要是因?yàn)樵贑RT顯象管上一秒鐘顯示25幀圖像時(shí)，人眼感覺到連續(xù)性還是不太好，而且還有明顯的閃爍，一幀分成兩場(chǎng)后，場(chǎng)頻為50Hz，圖像更加連續(xù)一些。當(dāng)然還有一些別的原因，與電路設(shè)計(jì)方面有關(guān)。我國(guó)的黑白視頻信號(hào)規(guī)定每幀圖像共625行，每場(chǎng)為312.5行，行頻15625Hz，視頻帶寬6MHz。在每場(chǎng)的312.5行中，有一些行要用作場(chǎng)消隱，是不包含視頻信號(hào)的，按照CCIR656標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的行編號(hào)方法，奇場(chǎng)的行號(hào)為第1至312.5行，偶場(chǎng)的行號(hào)為第312.5至625行，其中，奇場(chǎng)的第23.5至310行包含有效的視頻信號(hào)，共287.5行，偶場(chǎng)的第336至622.5行包含有效的視頻信號(hào)，共287.5行。所以一幀中有效的總行數(shù)為576行，由最上面的半行加上中間的574行加上最下面的半行組成。[實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)]2學(xué)時(shí)[實(shí)驗(yàn)要求]1．實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。2．先將實(shí)驗(yàn)程序（TH-VPM642目錄）拷貝到CCS的myprojects目錄下，打開工程。3．編譯、連接、下載程序并運(yùn)行。思考題1．總結(jié)實(shí)驗(yàn)心得和體會(huì)。[實(shí)驗(yàn)名稱七]圖像的反色處理[項(xiàng)目性質(zhì)]驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)[實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯1．掌握CodeComposerStudio2.2的安裝和配置。2．了解DSP開發(fā)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)與目標(biāo)系統(tǒng)的連接方法。3．了解CCS集成開發(fā)環(huán)境的操作環(huán)境和基本功能。4．熟悉視頻顯示程序的運(yùn)行過程、控制過程，搞清數(shù)據(jù)處理、傳輸途徑。5．結(jié)合實(shí)例學(xué)習(xí)如何在視頻顯示程序中增加圖像處理算法。6．了解圖像反色的算法和用途。[實(shí)驗(yàn)原理]1．理論基礎(chǔ)將圖像按象素進(jìn)行求反，取得類似照相底片效果。求反處理的圖像與原始圖“黑白顛倒”，可以看清原始圖中灰黑區(qū)域的情況。求反的圖像一般用于數(shù)字圖像的初步處理。設(shè)Da表示輸入圖像的灰度，Db表示輸出圖像的灰度?；叶茸儞Q方程為：Db=f(Da)=255?Da2．程序設(shè)計(jì)在視頻顯示任務(wù)的循環(huán)中，程序首先將視頻數(shù)據(jù)從輸入緩沖區(qū)讀入自己開設(shè)的臨時(shí)圖像處理緩沖區(qū)，再在臨時(shí)圖像處理緩沖區(qū)上進(jìn)行處理，處理后的數(shù)據(jù)再輸出到輸出緩沖區(qū)中。對(duì)需要處理的每個(gè)像素進(jìn)行如下處理：*(Uint8*)(tempYbuffer+i*numPixels+j)=0xFF-*(Uint8*)(tempYbuffer+i*numPixels+j);具體詳見：dm642main.c程序清單中的進(jìn)行圖像反色處理的函數(shù)ColorReverse()。[實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)]2學(xué)時(shí)