醫(yī)學(xué)圖像處理第1講 緒論1 課件

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，沒有任何捷徑可走—愛迪生醫(yī)學(xué)圖像處理

MedicalImageProcessin基礎(chǔ)知識:線性代數(shù)、概率與統(tǒng)計(jì)、信號處理、計(jì)算機(jī)軟件編程課程性質(zhì):專業(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*課程介紹*了解醫(yī)學(xué)圖像處理的基本概念、基礎(chǔ)知識與最新動(dòng)態(tài)；掌握常見的醫(yī)學(xué)圖像處理算法；初步具有對醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行處理的實(shí)踐體會和相關(guān)的編程能力。

課程大綱要求*了解醫(yī)學(xué)圖像處理的基本概念、基礎(chǔ)知識與最新動(dòng)態(tài)；課程大目的掌握數(shù)字圖像處理的理論基礎(chǔ)知識，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)存儲管理等相關(guān)方面的知識；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*目的本課程的學(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*教材與主要參考書*教材輔助網(wǎng)站/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*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：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*教學(xué)基本要求：第一章緒論*古語有云：“百聞不如一見”“一目了然”“耳聽為虛，眼見為實(shí)”人類信息的主要傳遞手段

視覺、聽覺、味覺、觸覺…人們從外界獲取的信息70%以上來自于視覺系統(tǒng)DIP的起源－視覺有多重要？*古語有云：DIP的起源－視覺有多重要？*對圖像信息的改進(jìn)對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、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*對圖像信息的改進(jìn)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)*1921年，電報(bào)打印機(jī)，5個(gè)灰度級1922年，穿孔紙帶，5個(gè)灰度級1929年，15級灰度20世紀(jì)20年代的報(bào)紙業(yè)DIP的起源－最早的DIP技術(shù)*1920世紀(jì)60年代：航天技術(shù)美國JPL（噴氣推進(jìn)）實(shí)驗(yàn)室處理衛(wèi)星發(fā)射回來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)成了一門獨(dú)立的技術(shù)DIP的起源－逐漸興起的DIP技術(shù)*20世紀(jì)60年代：航天技術(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，農(nóng)作物估產(chǎn)，水文氣象監(jiān)測等X光斷層圖像重構(gòu)技術(shù)，英國G.N.Hounsfield第一臺腦斷層攝像儀應(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)*20世紀(jì)70年代：遙感圖像和醫(yī)學(xué)DIP的起源－迅猛發(fā)展的DI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：第一章緒論*圖像（Image）圖：光的折射或者反射光的分布像：人的視覺系統(tǒng)對圖在大腦中形成的認(rèn)識或印象可以看作是對物體和場景的一種表現(xiàn)形式，蘊(yùn)含著豐富的信息；DIP的概念－圖像的概念*圖像（Image）DIP的概念－圖像的概念*圖像（Image）可以應(yīng)用各種觀測系統(tǒng)以不同形式和手段觀測客觀世界而獲得；DIP的概念－圖像的概念*圖像（Image）DIP的概念－圖像的概念*圖像（Image）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形象Picture：強(qiáng)調(diào)手工描繪的人物或景物畫Drawings：人工繪制的工程圖DIP的概念－圖像的概念*圖像的抽象定義：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*數(shù)字圖像（DigitalImage）：DIP的概念－數(shù)字圖二值圖像（黑白圖像）：圖像的每個(gè)像素只能是黑或者白，沒有中間的過渡，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)量化的灰度級來描述的圖像，沒有彩色信息。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是由不同的灰度級來描述的。DIP的概念－數(shù)字圖像的種類*二值圖像（黑白圖像）：圖像的每個(gè)像素只能是黑或者白，沒有中間二值圖像（黑白圖像）：圖像的每個(gè)像素只能是黑或者白，沒有中間的過渡，2值圖像的像素值為0、1。DIP的概念－數(shù)字圖像的種類*二值圖像（黑白圖像）：圖像的每個(gè)像素只能是黑或者白，沒有中間灰度圖像：指每個(gè)像素的信息由一個(gè)量化的灰度級來描述的圖像。DIP的概念－數(shù)字圖像的種類*灰度圖像：指每個(gè)像素的信息由一個(gè)量化的灰度級來描述的圖像。D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*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來描述的。DIP的概念－數(shù)字圖像的種類*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RG簡單的說就是用計(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（三者間沒有截然分開的界限）：低級處理：增強(qiáng)、復(fù)原、編碼、壓縮中級處理：檢測、分割、分類、識別高級處理：建模、解釋、推理DIP的概念－數(shù)字圖像處理的概念*簡單的說就是用計(jì)算機(jī)處理數(shù)字圖像。然而圖像處理的范疇是一個(gè)受低級處理（圖像處理）對圖像進(jìn)行各種加工，以改善圖像的視覺效果或突出目標(biāo)，如降低噪聲，增強(qiáng)對比度等，是一個(gè)從圖像到圖像的過程；（狹義的圖像處理）中級處理（圖像分析）圖像分割（把圖像分為不同區(qū)域或目標(biāo)物）及縮減對目標(biāo)的描述，以方便計(jì)算機(jī)的識別，輸入是圖像，輸出是從圖像提取的特征（如邊緣、輪廓）；高級處理（圖像理解）目標(biāo)物體及相互關(guān)系的理解，進(jìn)而進(jìn)行決策及指導(dǎo)行動(dòng)；是最高級別的處理，即機(jī)器視覺，屬于人工智能的分支。*DIP的概念－數(shù)字圖像處理的概念低級處理（圖像處理）對圖像進(jìn)行各種加工，以改善圖像的視覺效果教學(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：第一章緒論*人眼所看到的圖像限于電磁波譜中的可見光部分。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，大大超過人的視覺能力范圍，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）到無線電波（最低能量）的光譜。DIP的應(yīng)用－根據(jù)圖像源分類*人眼所看到的圖像限于電磁波譜中的可見光部分。DIP可以覆蓋整核醫(yī)學(xué)（PET）天文觀測DIP的應(yīng)用－伽馬射線成像*核醫(yī)學(xué)（PET）DIP的應(yīng)用－伽馬射線成像*醫(yī)學(xué)診斷（CT）DIP的應(yīng)用－X射線成像*醫(yī)學(xué)診斷（CT）DIP的應(yīng)用－X射線成像*醫(yī)學(xué)診斷（CT）DIP的應(yīng)用－X射線成像*醫(yī)學(xué)診斷（CT）DIP的應(yīng)用－X射線成像*廣泛用于工業(yè)檢測DIP的應(yīng)用－X射線成像*廣泛用于工業(yè)檢測DIP的應(yīng)用－X射線成像*熒光顯微鏡DIP的應(yīng)用－紫外波段成像*熒光顯微鏡DIP的應(yīng)用－紫外波段成像*遙感成像DIP的應(yīng)用－可見光及紅外波段成像*遙感成像DIP的應(yīng)用－可見光及紅外波段成像*光學(xué)顯微鏡成像DIP的應(yīng)用－可見光及紅外波段成像*光學(xué)顯微鏡成像DIP的應(yīng)用－可見光及紅外波段成像*光學(xué)顯微鏡成像DIP的應(yīng)用－可見光及紅外波段成像*光學(xué)顯微鏡成像DIP的應(yīng)用－可見光及紅外波段成像*法律實(shí)施（指紋識別、車牌自動(dòng)識別）天氣觀測與預(yù)報(bào)DIP的應(yīng)用－可見光及紅外波段成像*法律實(shí)施（指紋識別、車牌自動(dòng)識別）DIP的應(yīng)用－可見光及紅外人機(jī)交互：面部與手勢識別DIP的應(yīng)用－可見光及紅外波段成像*人機(jī)交互：面部與手勢識別DIP的應(yīng)用－可見光及紅外波段成像*工業(yè)檢測：公路路面破損圖像識別網(wǎng)裂龜裂DIP的應(yīng)用－可見光及紅外波段成像*工業(yè)檢測：DIP的應(yīng)用－可見光及紅外波段成像*雷達(dá)DIP的應(yīng)用－微波波段成像*雷達(dá)DIP的應(yīng)用－微波波段成像*MRI成像DIP的應(yīng)用－無線電波成像*MRI成像DIP的應(yīng)用－無線電波成像*聲波成像電子顯微鏡DIP的應(yīng)用－其它成像模式*聲波成像DIP的應(yīng)用－其它成像模式*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：第一章緒論*數(shù)字圖像的增強(qiáng)DIP的研究范疇（課程主要內(nèi)容）*數(shù)字圖像的增強(qiáng)DIP的研究范疇（課程主要內(nèi)容）*數(shù)字圖像的增強(qiáng)DIP的研究范疇（課程主要內(nèi)容）*數(shù)字圖像的增強(qiáng)DIP的研究范疇（課程主要內(nèi)容）*圖像復(fù)原DIP的研究范疇（課程主要內(nèi)容）*圖像復(fù)原DIP的研究范疇（課程主要內(nèi)容）*圖像復(fù)原DIP的研究范疇（課程主要內(nèi)容）*圖像復(fù)原DIP的研究范疇（課程主要內(nèi)容）*圖像復(fù)原DIP的研究范疇（課程主要內(nèi)容）*圖像復(fù)原DIP的研究范疇（課程主要內(nèi)容）*圖像分割DIP的研究范疇（課程主要內(nèi)容）*圖像分割DIP的研究范疇（課程主要內(nèi)容）*數(shù)字圖像的獲取彩色圖像的處理圖像壓縮DIP的研究范疇（課程主要內(nèi)容）*數(shù)字圖像的獲取DIP的研究范疇（課程主要內(nèi)容）*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：第一章緒論*數(shù)字圖像處理硬件系統(tǒng)由圖像數(shù)字化設(shè)備、圖像處理計(jì)算機(jī)和圖像輸出設(shè)備組成。DIP的系統(tǒng)構(gòu)成－硬