医学图像处理概述.ppt

天津医科大学医学图像处理主讲教师主讲教师 ：郭：郭 丽丽医学影像系天津医科大学•随着医学影像技术的日益成熟以及各种各样的医学影像设备在医院中的广泛使用,可以便捷无损地获取到人体内部组织信息图像,如何通过图像处理技术对这些信息进行有效的处理,用于辅助医生的诊断甚至进行手术规划等,具有重大的社会效益和广泛的应用前景正是在这种形势下,结合医学影像专业开设了《医学图像处理》课程 ￿为什么开设这门课？为什么开设这门课？医学影像系天津医科大学教学的基本要求:•了解医学图像的基本特点和图像处理的基本概念,•了解图像处理技术相关领域的情况以及图像处理和分析的基本组成模块;•能够利用VB完成各种医学图像信息处理, 包括医学图像的增强、空间变换、边缘检测、分割和目标分析和显示等操作医学影像系天津医科大学课程考核•平时成绩（占30%）：–论文阅读（翻译或者总结报告）–程序＋总结报告–课程演讲和讨论–考勤•期末考查（占70%）：–以图像处理程序为主医学影像系天津医科大学参考资料《《医学影像处理与分析医学影像处理与分析》》 田捷等 编著电子工业出版社 2003年《《医学影像图像处理医学影像图像处理》》康晓东 主编人民卫生出版社，2009年3月医学影像系天津医科大学参考资料数字图像处理（第二版）， Rafael C. Gonzalez & Richard E，阮秋琦等译；电子工业出版社，2002“Digital Image Processing”, Rafael C. Gonzalez & Richard E. Woods, Addison-Wesley, 2002天津医科大学主要内容•医学图像处理导论医学图像处理导论•图像后处理图像后处理•图像的基本处理及运算图像的基本处理及运算•图像增强与代数运算图像增强与代数运算•医学图像应用算法医学图像应用算法•综合程序设计综合程序设计天津医科大学第一章 医学图像处理导论• 医学图像的研究意义医学图像的研究意义• 图像的若干概念图像的若干概念• 数字图像的若干指标数字图像的若干指标• 图像的基本数学表达式图像的基本数学表达式• 数字图像的采样数字图像的采样医学影像系什么是图像处理？ 图像使我们人类能感知到世界最好的体现。

视觉让我们人类能感知和理解周围的事物 人类是最主要的视觉真是体验着 并不是所有的动物都有人类这样的视觉 图像理解图像分析和计算机视觉 电子的复制了人类视觉效果医学影像系天津医科大学自然界奇观自然界奇观145321.松鼠的视觉2.2.鲨鱼的视觉鲨鱼的视觉 3.3.狗的视觉狗的视觉 4. 4. 猫的视觉猫的视觉 5.5.海龟的视觉海龟的视觉医学影像系天津医科大学•辅助医生诊断￿￿通过图形图像技术,可以对医学图像进行缩放、旋转、对比度调节、三维重建等处理,便于医生从多角度、多层次进行观察和分析,对病变区进行定性定量分析,从而提高医疗诊断的准确性和正确性•仿真多角度扫描￿￿这一应用在CT扫描中有着重要意义,由于X射线对人体的损害较大,因此不可能对患者进行多角度的扫描,通过三维图形图像技术,可以对原始数据进行多角度重组,仿真多角度扫描该技术也称为虚拟切割1.1医学图像的研究意义应用范围医学影像系天津医科大学•放射治疗￿￿￿在这个领域中计算机技术主要用来进行精确定位,根据影像数据得到的图像,确定进行放射性治疗的特定部位,从而引导仪器进行精确定位,避免正常组织遭受不必要的放射性照射。

•手术教学训练￿￿￿通过断层扫描技术可以获得一系列人体某个部分的二维切片图像对这些切片数据进行计算机三维重建,能够获得人体部位的三维模型,医生可以对三维模型进行手术仿真在虚拟环境中进行手术,不会发生严重的意外,能够提高医生的协作能力,尤其在修补术方面有着重要的应用前景1.1医学图像的研究意义应用范围医学影像系天津医科大学•辅助手术计划和手术导航￿医学影像系天津医科大学•虚拟内窥镜￿医学影像系天津医科大学• 治疗规划医学影像系天津医科大学全自动细胞全自动细胞DNADNA定量分析检测系统定量分析检测系统1.1医学图像的研究意义医学影像系天津医科大学1.1医学图像的研究意义医学影像系天津医科大学 MRI MRI1.1医学图像的研究意义医学影像系天津医科大学PETPET1.1医学图像的研究意义医学影像系天津医科大学超声图象超声图象1.1医学图像的研究意义医学影像系天津医科大学三维超声图象三维超声图象1.1医学图像的研究意义医学影像系天津医科大学DSA1.1医学图像的研究意义医学影像系天津医科大学红外图象红外图象1.1医学图像的研究意义医学影像系天津医科大学红外图象红外图象1.1医学图像的研究意义医学影像系天津医科大学正常囊肿硬化骨质疏松症1.1医学图像的研究意义医学影像系天津医科大学螺旋螺旋CTCT的结肠镜扫描的结肠镜扫描 螺旋扫描螺旋扫描1.1医学图像的研究意义医学影像系天津医科大学乳腺造影术乳腺造影术1.1医学图像的研究意义医学影像系天津医科大学•航空航天–登月、火星照片处理1.1医学图像的研究意义-其他应用医学影像系天津医科大学•航空航天–飞机遥感、卫星遥感1.1医学图像的研究意义-其他应用医学影像系天津医科大学•航空航天–气象预报1.1医学图像的研究意义-其他应用医学影像系天津医科大学•通讯领域–发展趋势：多媒体通讯–、电视、计算机三网合一1.1医学图像的研究意义-其他应用医学影像系天津医科大学•工业–印刷电路板–机器人视觉–零件检测–邮政信件的自动检测–工业探伤–。

1.1医学图像的研究意义-其他应用医学影像系天津医科大学金金属属腐腐蚀蚀程程度度？？1.1医学图像的研究意义-其他应用医学影像系天津医科大学图纸矢量化(Vectoring)–历史图纸的数字化–图纸生产管理–主要技术•点阵表示—>矢量表示地质勘探部署图地质勘探部署图1.1医学图像的研究意义-其他应用医学影像系天津医科大学图纸矢量化–主要技术•追踪￿￿￿￿点的邻域特征; 交叉点问题(利用曲线的光滑性)•细化(Thinning):单像素宽度1.1医学图像的研究意义-其他应用医学影像系天津医科大学•军事公安–导弹制导–侦察照片的处理–指纹识别、人脸识别……–车牌自动识别1.1医学图像的研究意义-其他应用医学影像系天津医科大学1.1医学图像的研究意义-其他应用气象预报气象云图医学影像系天津医科大学1.1医学图像的研究意义-其他应用计算机合成图像计算机合成图像 医学影像系天津医科大学1.1医学图像的研究意义-其他应用动画 娱乐医学影像系天津医科大学1.1医学图像的研究意义-其他应用军事目标跟踪隐形飞机、定位轰炸医学影像系天津医科大学三维实景虚拟1.1医学图像的研究意义-其他应用医学影像系天津医科大学三维实景虚拟居室虚拟1.1医学图像的研究意义-其他应用医学影像系天津医科大学自然景观模拟美人鱼1.1医学图像的研究意义-其他应用医学影像系天津医科大学人眼虹膜识别系统1.1医学图像的研究意义-其他应用医学影像系天津医科大学人脸识别 ：最友好、直接的系统1.1医学图像的研究意义-其他应用医学影像系天津医科大学1.1医学图像的研究意义-其他应用医学影像系天津医科大学•主要学科–计算机图形学、计算机视觉和模式识别图像图像（人）符号数据计算机图形学图像理解图像处理图像理解（转换）模式识别计算机视觉新 新 新理 工 技论 具 术客观世界图像分析1.1医学图像的研究意义-相关学科医学影像系天津医科大学　　　　　　（（1）） 图像处理图像处理 （（2）） 图像识别图像识别　　　　（（3）） 图像理解图像理解 1.1 医学图像的研究意义医学影像系天津医科大学图像采集图像复原形态学处理分割表示&描述图像增强对象识别问题域彩色图像处理图像压缩1.1 医学图像的研究意义关关键键步步骤骤医学影像系天津医科大学图像采集图像复原形态学处理分割表示&描述图像增强对象识别问题域彩色图像处理图像压缩关关键键步步骤骤1.1 医学图像的研究意义医学影像系天津医科大学图像采集图像复原形态学处理分割表示&描述图像增强对象识别问题域彩色图像处理图像压缩1.1 医学图像的研究意义关关键键步步骤骤医学影像系天津医科大学图像采集图像复原形态学处理分割表示&描述图像增强对象识别问题域彩色图像处理图像压缩1.1 医学图像的研究意义关关键键步步骤骤医学影像系天津医科大学图像采集图像复原形态学处理分割表示&描述图像增强对象识别问题域彩色图像处理图像压缩1.1 医学图像的研究意义关关键键步步骤骤医学影像系天津医科大学图像采集图像复原形态学处理分割表示&描述图像增强对象识别问题域彩色图像处理图像压缩1.1 医学图像的研究意义关关键键步步骤骤医学影像系天津医科大学图像采集图像复原形态学处理分割表示&描述图像增强对象识别问题域彩色图像处理图像压缩1.1 医学图像的研究意义关关键键步步骤骤医学影像系天津医科大学图像采集图像复原形态学处理分割表示与描述图像增强对象识别问题域彩色图像处理图像压缩1.1 医学图像的研究意义关关键键步步骤骤医学影像系天津医科大学表示&描述彩色图像处理图像压缩图像采集图像复原形态学处理分割图像增强对象识别问题域1.1 医学图像的研究意义关关键键步步骤骤医学影像系天津医科大学表示&描述彩色图像处理图像压缩图像采集图像复原形态学处理分割图像增强对象识别问题域1.1 医学图像的研究意义关关键键步步骤骤医学影像系天津医科大学1.2 图像的若干概念图像：•图像:某种物理量的平面或空间分布图称为图象。

•可见图像:能为人的视觉系统所直接感受的图像，称为可见图象•不可见物理图像：不能为人眼直接感受的图像，称为不可见物理图象不可见图像最终会被转换为可见图像医学影像系天津医科大学模拟图像与数字图像1.2 图像的若干概念图像处理应用范围很广，因而获取图象的手段也很多如照相机、电视摄象机、多光谱扫描仪、 X光摄影机等都是成象系统为便于对成象系统运用数学工具进行分析，就需要建立它的模型模型： 是系统物理特性的数学抽象医学影像系天津医科大学模拟图像和模拟图像处理1.2 图像的若干概念• 模拟图像:指用连续变化的电信号来表征且能直接用模拟监视器显示的图像在数学模型上可归于空间位置连续系统• 若系统的输入图像和输出图像都是空间位置的连续信号，则称此系统为空间位置连续系统其相应的数学模型为连续函数可用数学解析方法进行分析• 人类最早的图像处理是光学的处理，如放大、缩小、显微等，这些都属于模拟图像的处理这种处理从本质看是属于连续信号的并行处理的范畴，其最明显的特点是处理速度快医学影像系天津医科大学数字图像和数字图像处理1.2 图像的若干概念• 数字图像：把需处理的模拟图像数字化以便输入计算机进行处理。

实际上，数字图像处理中的成像系统往往是混合系统，即输入为空间位置的连续信号，而输出为空间位置的离散信号但混合系统的数学模型运算起来不很方便，一般不采用• 实际应用中把数字图像处理分为三部分，图像数字化器，数字图像处理器和数字图像视觉重建• 图像数字化器为混合系统，而数字图像处理器为空间位置离散系统，即系统输入图像和输出图像都是空间位置的离散信号医学影像系天津医科大学图像数字化器1.2 图像的若干概念图像数字化器由以下模块组成：• 分割：用空间的网格划分图像,将一幅空间域连续的图像划分为由若干区域组成的图像 • 采样：采样是把连续图像变为离散的点状图像，这是进入计算机进行处理的重要步骤方法是将网格内的灰度平均值或网格节点的灰度值作为点的灰度值• 量化： 有序的记录各点的灰度值，最终达到以一个有序的灰度数字序列表示一幅连续图像医学影像系天津医科大学1.2 图像的若干概念医学影像系天津医科大学•像素值往往用来表示像素的灰度级、颜色、高度值、透明度等等1.2 图像的若干概念医学影像系天津医科大学 图像（水平）尺寸 M：图像（垂直）尺寸 N：象素灰度级数 G (k-bit)：图像所需的位数 b：1.2 图像的若干概念医学影像系天津医科大学1 pixel1.2 图像的若干概念医学影像系天津医科大学•一般的，图像格式包括:–每像素1个样值￿(B&W or Grayscale)–每像素3个样值￿(Red, Green, and Blue)–每像素4个样值(Red, Green, Blue, and “Alpha”, a.k.a. Opacity)1.2 图像的若干概念医学影像系天津医科大学数字图像处理器1.2 图像的若干概念• 数字图像处理器为空间位置离散系统，空间位置离散系统以离散数学为基础，用向量与矩阵理论进行分析。

适合于电子计算机进行大规模运算因此要解决的主要是算法和速度• 算法决定了数字图象处理的目的，任务，要求和质量当然也包含了速度医学影像系天津医科大学总结• 医学图像的研究意义医学图像的研究意义• 图像的若干概念图像的若干概念。