醫(yī)學(xué)圖像處理第一講

醫(yī)學(xué)圖像處理

MedicalImageProcessing主講：何琳E-mail:tinklerain@126.comTel學(xué)技術(shù)與工程學(xué)院用心思考才能獲得成功，沒(méi)有任何捷徑可走—愛(ài)迪生基礎(chǔ)知識(shí):線性代數(shù)、概率與統(tǒng)計(jì)、信號(hào)處理、計(jì)算機(jī)軟件編程課程性質(zhì):專(zhuān)業(yè)必修課總學(xué)時(shí)：56其中理論課40學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課12學(xué)時(shí)，習(xí)題課4學(xué)時(shí)考核方式:實(shí)驗(yàn)（包括實(shí)驗(yàn)報(bào)告）---------20%作業(yè)、考勤------------------10%期末考試（閉卷、筆試）--------70%課程介紹*了解醫(yī)學(xué)圖像處理的基本概念、基礎(chǔ)知識(shí)與最新動(dòng)態(tài)；掌握常見(jiàn)的醫(yī)學(xué)圖像處理算法；初步具有對(duì)醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行處理的實(shí)踐體會(huì)和相關(guān)的編程能力。課程大綱要求*目的掌握數(shù)字圖像處理的理論基礎(chǔ)知識(shí)，為進(jìn)一步的研究打下扎實(shí)的基礎(chǔ)；了解數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像獲取、醫(yī)學(xué)圖像標(biāo)準(zhǔn)、三維可視化以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理等相關(guān)方面的知識(shí)；掌握一定的MATLAB圖像處理編程方法方法理論結(jié)合上機(jī)實(shí)際，加強(qiáng)自學(xué)與編程能力。本課程的學(xué)習(xí)目的與方法*RafaelC．Gonzalez主編．?dāng)?shù)字圖像處理（MATLAB版）．北京：電子工業(yè)出版社，2005．RafaelC．Gonzalez主編．?dāng)?shù)字圖像處理（第二版）．北京：電子工業(yè)出版社，2007宋余慶主編．?dāng)?shù)字醫(yī)學(xué)圖像．北京：清華大學(xué)出版社，2008教材與主要參考書(shū)*教材輔助網(wǎng)站/courses/jsj/GD_jsj_027y/text/catalog.htm武漢大學(xué)數(shù)字圖像處理在線精品課程：/jpkc/dip/index.htm上海交通大學(xué)生物醫(yī)學(xué)圖像處理精品課程：/biomed/Lessons/Teach.asp網(wǎng)絡(luò)資源*教學(xué)基本要求：1.1

DIP（數(shù)字圖像處理）的起源；1.2

DIP的概念；1.3

DIP的應(yīng)用；1.4

DIP的研究范疇；1.5

DIP的系統(tǒng)構(gòu)成。第一章緒論*教學(xué)基本要求：1.1

DIP（數(shù)字圖像處理）的起源；1.2

DIP的概念；1.3

DIP的應(yīng)用；1.4

DIP的研究范疇；1.5

DIP的系統(tǒng)構(gòu)成。第一章緒論*古語(yǔ)有云：“百聞不如一見(jiàn)”“一目了然”“耳聽(tīng)為虛，眼見(jiàn)為實(shí)”人類(lèi)信息的主要傳遞手段

視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、味覺(jué)、觸覺(jué)…人們從外界獲取的信息70%以上來(lái)自于視覺(jué)系統(tǒng)DIP的起源－視覺(jué)有多重要？*對(duì)圖像信息的改進(jìn)對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、傳輸和表示，便于計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理DIP的起源－兩大應(yīng)用需求*20世紀(jì)20年代的報(bào)紙業(yè)Bartlane電纜圖片傳輸系統(tǒng)：從倫敦到紐約傳送一幅圖片從1周減少到3小時(shí)色調(diào)質(zhì)量和分辨率逐漸改善DIP的起源－最早的DIP技術(shù)*20世紀(jì)60年代：航天技術(shù)美國(guó)JPL（噴氣推進(jìn)）實(shí)驗(yàn)室處理衛(wèi)星發(fā)射回來(lái)的月球表面的照片用到了圖像增強(qiáng)和復(fù)原技術(shù)60年代末，數(shù)字圖象處理形成一個(gè)比較完整的理論與技術(shù)體系，從而構(gòu)成了一門(mén)獨(dú)立的技術(shù)DIP的起源－逐漸興起的DIP技術(shù)*20世紀(jì)70年代：遙感圖像和醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和通信手段的發(fā)展提供客觀可能。利用遙感圖片，進(jìn)行地質(zhì)資源探測(cè)，農(nóng)作物估產(chǎn)，水文氣象監(jiān)測(cè)等X光斷層圖像重構(gòu)技術(shù)，英國(guó)G.N.Hounsfield第一臺(tái)腦斷層攝像儀應(yīng)用。CT發(fā)明者獲得1979年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。DIP的起源－迅猛發(fā)展的DIP技術(shù)*教學(xué)基本要求：1.1

DIP（數(shù)字圖像處理）的起源；1.2

DIP的概念；1.3

DIP的應(yīng)用；1.4

DIP的研究范疇；1.5

DIP的系統(tǒng)構(gòu)成。第一章緒論*圖像（Image）圖：光的折射或者反射光的分布像：人的視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)圖在大腦中形成的認(rèn)識(shí)或印象可以看作是對(duì)物體和場(chǎng)景的一種表現(xiàn)形式，蘊(yùn)含著豐富的信息；DIP的概念－圖像的概念*圖像（Image）可以應(yīng)用各種觀測(cè)系統(tǒng)以不同形式和手段觀測(cè)客觀世界而獲得；DIP的概念－圖像的概念*圖像（Image）DIP的概念－圖像的概念*圖像的抽象定義：二維函數(shù)f(x,y)(x,y)：點(diǎn)的空間坐標(biāo)（實(shí)數(shù)）f：點(diǎn)(x,y)的幅度（亮度、強(qiáng)度或灰度）有關(guān)圖像的英文單詞：Image：一般指用鏡頭等科技手段得到的視覺(jué)形象Picture：強(qiáng)調(diào)手工描繪的人物或景物畫(huà)Drawings：人工繪制的工程圖DIP的概念－圖像的概念*數(shù)字圖像（DigitalImage）：數(shù)字化了的圖像數(shù)字化：對(duì)x，y和f進(jìn)行離散化為什么要進(jìn)行數(shù)字化：便于計(jì)算機(jī)處理數(shù)字化的過(guò)程：采樣：坐標(biāo)離散化量化：函數(shù)值的離散化DIP的概念－數(shù)字圖像的概念*二值圖像（黑白圖像）：圖像的每個(gè)像素只能是黑或者白，沒(méi)有中間的過(guò)渡，2值圖像的像素值為0、1?；叶葓D像：指每個(gè)像素的信息由一個(gè)量化的灰度級(jí)來(lái)描述的圖像，沒(méi)有彩色信息。索引圖像：像素值是圖像顏色表的索引地址。彩色圖像：指每個(gè)像素的信息由RGB三原色構(gòu)成的圖像，其中RGB是由不同的灰度級(jí)來(lái)描述的。DIP的概念－數(shù)字圖像的種類(lèi)*二值圖像（黑白圖像）：圖像的每個(gè)像素只能是黑或者白，沒(méi)有中間的過(guò)渡，2值圖像的像素值為0、1。DIP的概念－數(shù)字圖像的種類(lèi)*灰度圖像：指每個(gè)像素的信息由一個(gè)量化的灰度級(jí)來(lái)描述的圖像。DIP的概念－數(shù)字圖像的種類(lèi)*索引圖像：像素值是圖像顏色表的索引地址。DIP的概念－數(shù)字圖像的種類(lèi)*彩色圖像：指每個(gè)像素的信息由RGB三原色構(gòu)成的圖像，其中RGB分別由不同的灰度級(jí)來(lái)描述的。DIP的概念－數(shù)字圖像的種類(lèi)*簡(jiǎn)單的說(shuō)就是用計(jì)算機(jī)處理數(shù)字圖像。然而圖像處理的范疇是一個(gè)受爭(zhēng)論的話題。廣義上而言，包括所有與圖像相關(guān)的處理，分為三個(gè)層次（三者間沒(méi)有截然分開(kāi)的界限）：低級(jí)處理：增強(qiáng)、復(fù)原、編碼、壓縮中級(jí)處理：檢測(cè)、分割、分類(lèi)、識(shí)別高級(jí)處理：建模、解釋、推理DIP的概念－數(shù)字圖像處理的概念**DIP的概念－數(shù)字圖像處理的概念教學(xué)基本要求：1.1

DIP（數(shù)字圖像處理）的起源；1.2

DIP的概念；1.3

DIP的應(yīng)用；1.4

DIP的研究范疇；1.5

DIP的系統(tǒng)構(gòu)成。第一章緒論*人眼所看到的圖像限于電磁波譜中的可見(jiàn)光部分。DIP可以覆蓋整個(gè)電磁波譜成的像、電子顯微鏡圖像和超聲波成像等，大大超過(guò)人的視覺(jué)能力范圍，擴(kuò)大了DIP的應(yīng)用領(lǐng)域。將光譜波段根據(jù)光子能量進(jìn)行分組，可得到如下圖所示的從伽馬射線（最高能量）到無(wú)線電波（最低能量）的光譜。DIP的應(yīng)用－根據(jù)圖像源分類(lèi)*核醫(yī)學(xué)（PET）