醫(yī)學(xué)圖像處理ppt課件

1、第一章第一章 數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)數(shù)字圖像處理基礎(chǔ) 上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系計(jì)算機(jī)教研室2019年第一章v圖像基本概念圖像基本概念v模擬圖像模擬圖像 & 數(shù)字圖像數(shù)字圖像v數(shù)字圖像的表達(dá)數(shù)字圖像的表達(dá)v數(shù)字圖像的顯示方式數(shù)字圖像的顯示方式v圖像處理的任務(wù)圖像處理的任務(wù)v圖像處理系統(tǒng)圖像處理系統(tǒng)v圖像輸入圖像輸入/輸出設(shè)備輸出設(shè)備v圖像文件圖像文件/BMP文件格式詳解文件格式詳解/DICOM簡介簡介v圖像處理圖像處理v圖像處理軟件圖像處理軟件v四四. 不同成像技術(shù)產(chǎn)生的醫(yī)學(xué)圖像不同成像技術(shù)產(chǎn)生的醫(yī)學(xué)圖像模擬圖像 & 數(shù)字圖像數(shù)字圖像基礎(chǔ)v 數(shù)字圖像的形成數(shù)字圖像的形成v 采樣

2、采樣v 量化量化v 采樣率采樣率v 圖像質(zhì)量圖像質(zhì)量v 視覺效應(yīng)與分辨率視覺效應(yīng)與分辨率v 圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)v 像素的空間位置關(guān)系像素的空間位置關(guān)系數(shù)字圖像的形成數(shù)字圖像的形成v 數(shù)字圖像的形成數(shù)字圖像的形成v 本身是數(shù)字圖像本身是數(shù)字圖像v 模擬圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像模擬圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像v 數(shù)字化數(shù)字化v 采樣采樣 / 量化量化v 采樣率采樣率空間坐標(biāo)的離散化采樣v 等間距采樣等間距采樣v 非等間距采樣非等間距采樣采樣間隔的大小采樣率香農(nóng)香農(nóng)Shannon采樣定律：采樣定律：采樣間隔應(yīng)小于采樣間隔應(yīng)小于圖像中最小感興趣細(xì)節(jié)尺寸的一半圖像中最小感興趣細(xì)節(jié)尺寸的一半 每英寸點(diǎn)數(shù)每英寸點(diǎn)

3、數(shù)dots per inch，dpi）每英寸像素?cái)?shù)每英寸像素?cái)?shù)pixels per inch，ppi）每毫米線對(duì)數(shù)每毫米線對(duì)數(shù)line pairs per millimeter，lpm） 采樣率對(duì)數(shù)字圖像質(zhì)量的影響 256*256256色128*128256色64*64256色32*32256色灰度值的離散化量化1. 量化的級(jí)別量化的級(jí)別2. 均勻量化均勻量化3. 非均勻量化非均勻量化量化(灰度級(jí)別)對(duì)數(shù)字圖像質(zhì)量的影響 128*128256色128*12864色128*12832色128*12816色數(shù)字圖像基礎(chǔ)v 數(shù)字圖像的形成數(shù)字圖像的形成v 采樣采樣v 量化量化v 采樣率采樣率v 圖像

4、質(zhì)量圖像質(zhì)量v 視覺效應(yīng)與分辨率視覺效應(yīng)與分辨率v 圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)v 像素的空間位置關(guān)系像素的空間位置關(guān)系圖像的質(zhì)量v 視覺效應(yīng)與質(zhì)量視覺效應(yīng)與質(zhì)量 v 噪聲噪聲 v 分辨率分辨率密度分辨力密度分辨力 / 空間分辨率空間分辨率輸出分辨率輸出分辨率 / 掃描分辨率掃描分辨率v 圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià) 視覺效應(yīng)與分辨率視覺效應(yīng)與分辨率 v 空間分辨率空間分辨率/密度分辨率密度分辨率v 幅度分辨率幅度分辨率/灰度分辨率灰度分辨率v 1mm，piexl的個(gè)數(shù)的個(gè)數(shù) 16 pixel，好，好v 1mm，piexl的個(gè)數(shù)的個(gè)數(shù) 12 pixel，中等，中等 v 1mm，piexl的個(gè)數(shù)

5、的個(gè)數(shù) 8 pixel， 差差v 問題：掃描一張傳統(tǒng)問題：掃描一張傳統(tǒng)X射線膠片射線膠片(14英寸英寸17英英寸寸)，形成一約，形成一約20002500像素的數(shù)字圖像，像素的數(shù)字圖像，圖像質(zhì)量屬于哪一等級(jí)？圖像質(zhì)量屬于哪一等級(jí)？(闡明：闡明：1英寸英寸 = 25.4 mm )數(shù)字圖像基礎(chǔ)v 數(shù)字圖像的形成數(shù)字圖像的形成v 采樣采樣v 量化量化v 采樣率采樣率v 圖像質(zhì)量圖像質(zhì)量v 視覺效應(yīng)與分辨率視覺效應(yīng)與分辨率v 圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)v 像素的空間位置關(guān)系像素的空間位置關(guān)系像素的空間位置關(guān)系鄰域 8-鄰域鄰域 4-鄰域鄰域像素間距離歐幾里得歐幾里得Euclidian距離距離DE： D

6、4距離，也稱街區(qū)距離，也稱街區(qū)city-block間隔：間隔： D8距離，也稱棋盤距離，也稱棋盤chessboard間隔：間隔： 22)()(vyuxDEvyuxD4vyuxD,max8第一章v圖像基本概念圖像基本概念v模擬圖像模擬圖像 & 數(shù)字圖像數(shù)字圖像v數(shù)字圖像的表達(dá)數(shù)字圖像的表達(dá)v數(shù)字圖像的顯示方式數(shù)字圖像的顯示方式v圖像處理的任務(wù)圖像處理的任務(wù)v圖像處理系統(tǒng)圖像處理系統(tǒng)v圖像輸入圖像輸入/輸出設(shè)備輸出設(shè)備v圖像文件圖像文件/BMP文件格式詳解文件格式詳解/DICOM簡介簡介v圖像處理圖像處理v圖像處理軟件圖像處理軟件v四四. 不同成像技術(shù)產(chǎn)生的醫(yī)學(xué)圖像不同成像技術(shù)產(chǎn)生的醫(yī)學(xué)圖

7、像數(shù)字圖像的表達(dá)),(tzyxfI ),(tzyxfI ),(zyxfI ),(yxfI 圖像的顯示方式屏幕顯示用坐標(biāo)圖像計(jì)算用坐標(biāo)三基色常用醫(yī)學(xué)圖像的尺寸及比特?cái)?shù) 第一章v圖像基本概念圖像基本概念v模擬圖像模擬圖像 & 數(shù)字圖像數(shù)字圖像v數(shù)字圖像的表達(dá)數(shù)字圖像的表達(dá)v數(shù)字圖像的顯示方式數(shù)字圖像的顯示方式v圖像處理的任務(wù)圖像處理的任務(wù)v圖像處理系統(tǒng)圖像處理系統(tǒng)v圖像輸入圖像輸入/輸出設(shè)備輸出設(shè)備v圖像文件圖像文件/BMP文件格式詳解文件格式詳解/DICOM簡介簡介v圖像處理圖像處理v圖像處理軟件圖像處理軟件v四四. 不同成像技術(shù)產(chǎn)生的醫(yī)學(xué)圖像不同成像技術(shù)產(chǎn)生的醫(yī)學(xué)圖像圖像處理的任務(wù)圖像

8、預(yù)處理圖像分析圖像理解操作對(duì)象特征參量目標(biāo)像素/體素?cái)?shù)據(jù)量大小抽象程度低高語義高層中層低層第一章v圖像基本概念圖像基本概念v模擬圖像模擬圖像 & 數(shù)字圖像數(shù)字圖像v數(shù)字圖像的表達(dá)數(shù)字圖像的表達(dá)v數(shù)字圖像的顯示方式數(shù)字圖像的顯示方式v圖像處理的任務(wù)圖像處理的任務(wù)v圖像處理系統(tǒng)圖像處理系統(tǒng)v圖像輸入圖像輸入/輸出設(shè)備輸出設(shè)備v圖像文件圖像文件/BMP文件格式詳解文件格式詳解/DICOM簡介簡介v圖像處理圖像處理v圖像處理軟件圖像處理軟件v四四. 不同成像技術(shù)產(chǎn)生的醫(yī)學(xué)圖像不同成像技術(shù)產(chǎn)生的醫(yī)學(xué)圖像圖像處理系統(tǒng)圖像傳輸通信圖像存儲(chǔ)圖像處理圖像輸出A/D轉(zhuǎn)換光-電轉(zhuǎn)換光學(xué)系統(tǒng)圖像輸入圖像輸入設(shè)

9、備圖像輸入設(shè)備產(chǎn)品概述：HP Scanjet 8300 數(shù)字平板掃描儀是專為滿足綜合辦公和圖片中心的掃描需求而設(shè)計(jì)。它提供照片、幻燈片、負(fù)片和大中規(guī)格膠片等多種介質(zhì)的專業(yè)質(zhì)量的掃描，并且可達(dá)到 4800-dpi 光學(xué)分辨率和 48 位色彩深度。圖像處理系統(tǒng)固化/查找表）查找表圖像處理軟件1. 圖像的輸入輸出控制圖像的輸入輸出控制2. 圖像的通信與存儲(chǔ)圖像的通信與存儲(chǔ)3. 圖像歸檔及通信系統(tǒng)圖像歸檔及通信系統(tǒng)picture archiving and communication system，PACS）4. 圖像數(shù)據(jù)庫圖像數(shù)據(jù)庫5. 圖像處理軟件圖像處理軟件6. 專用軟件專用軟件7. 通用軟件通

10、用軟件8. 介于二者之間介于二者之間9. 圖像的文件格式圖像的文件格式醫(yī)學(xué)圖像處理軟件-Analyze圖像文件格式128 * 128BMP49KB128 * 128GIF8KB128 * 128JOEG5KB128 * 128TIFF26KBBMP文件格式DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)1982年美國放射學(xué)院年美國放射學(xué)院American College of Radiology，ACR和美國國立電器制造學(xué)和美國國立電器制造學(xué)會(huì)會(huì)National Electrical Manufacturers Association，

11、NEMA聯(lián)合制定聯(lián)合制定DICOM標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。1. 1985 - 公布公布1.0版本版本(ACR-NEMA V1.0) 2. 1988 - 公布公布2.0版本版本(ACR-NEMA V2.0) 3. 1989 - 開始同開始同HIS/RIS 系統(tǒng)連接的網(wǎng)絡(luò)工系統(tǒng)連接的網(wǎng)絡(luò)工作作 4. 名字改稱名字改稱DICOM以表示本質(zhì)區(qū)別于原先的標(biāo)準(zhǔn)。以表示本質(zhì)區(qū)別于原先的標(biāo)準(zhǔn)。 5. 1993 - DICOM 3.0 面向?qū)ο蟮慕鉀Q方法面向?qū)ο蟮慕鉀Q方法6. DICOM 3.0 99版。版。 DICOM標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容PS 3.1介紹與概覽PS 3.2遵循聲明PS 3.3信息對(duì)象定義PS 3.4服務(wù)類細(xì)則PS

12、3.5數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與編碼PS 3.6數(shù)據(jù)字典PS 3.7 消息交換PS 3.8 對(duì)信息交換的網(wǎng)絡(luò)通訊支持PS 3.9對(duì)信息交換的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊支持已經(jīng)廢棄PS 3.10介質(zhì)交換的介質(zhì)存儲(chǔ)要求及文件格式規(guī)范 PS 3.11 介質(zhì)存儲(chǔ)應(yīng)用程序規(guī)格PS 3.12介質(zhì)交換的介質(zhì)格式及物理介質(zhì)要求PS 3.13打印管理及點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊支持PS 3.14灰度圖像顯示功能標(biāo)準(zhǔn)DICOM 的內(nèi)容層次1. Patient (病人病人)2. Study (檢驗(yàn)檢驗(yàn))3. Series (系列系列)4. Image (圖像圖像)5. 每一層叫一個(gè)每一層叫一個(gè) Information Entity,或或 IE （從（從 relational database schema 設(shè)計(jì)引用而來）。設(shè)計(jì)引用而來）。6. 每一層又細(xì)分成每一層又細(xì)分成 Module。每個(gè)。每個(gè) Module 里面的最小單元叫做一個(gè)里面的最小單元叫做一個(gè) attribute 或或 element。DICOM示例Analyze簡介簡介Analyze可處理圖像文件類型多幅比較顯示代數(shù)運(yùn)算直方圖處理三維顯示一）三維顯示二）三維顯示三）三維顯示四）三維顯示五）圖像處理模板及參數(shù)選擇圖像分割區(qū)域增