1、作業(yè)作業(yè)n醫(yī)學(xué)圖像處理概述醫(yī)學(xué)圖像處理概述n醫(yī)學(xué)圖像信號(hào)的采集醫(yī)學(xué)圖像信號(hào)的采集n醫(yī)學(xué)圖像的存儲(chǔ)管理醫(yī)學(xué)圖像的存儲(chǔ)管理n數(shù)字圖像處理根本方法和主要內(nèi)容數(shù)字圖像處理根本方法和主要內(nèi)容一、醫(yī)學(xué)圖像處理概述一、醫(yī)學(xué)圖像處理概述n1. 圖像的概念圖像的概念nPicture指與照片相似的用手工描繪的人物或指與照片相似的用手工描繪的人物或景物，其中側(cè)重于手工描繪的一類(lèi)景物，其中側(cè)重于手工描繪的一類(lèi)“畫(huà)。畫(huà)。nImage指用某一技術(shù)手段被再現(xiàn)于二維面上指用某一技術(shù)手段被再現(xiàn)于二維面上的圖像。的圖像。nPattern指圖形、圖案、曲線(xiàn)。指圖形、圖案、曲線(xiàn)。n一幅圖像可以表達(dá)為空間各個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)上強(qiáng)度的集一幅圖像可

2、以表達(dá)為空間各個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)上強(qiáng)度的集合。用數(shù)學(xué)式可表示為：合。用數(shù)學(xué)式可表示為：),(tzyxfI其中其中,(x,y,z)是空間坐標(biāo)，是空間坐標(biāo)， 是波長(zhǎng)，是波長(zhǎng)，t是時(shí)間，是時(shí)間，f是圖像的強(qiáng)度是圖像的強(qiáng)度(反映該像素反映該像素的明暗程度的明暗程度)。這樣一個(gè)表達(dá)式可以代表一幅活動(dòng)的、彩色的、立體圖像。這樣一個(gè)表達(dá)式可以代表一幅活動(dòng)的、彩色的、立體圖像。 (4-1)注意：?jiǎn)紊珗D像與注意：?jiǎn)紊珗D像與 無(wú)關(guān)，靜止圖像與無(wú)關(guān)，靜止圖像與t無(wú)關(guān)。無(wú)關(guān)。概述概述_續(xù)續(xù)1對(duì)于靜止的、平面的、單色的圖像來(lái)說(shuō)，上式簡(jiǎn)化為對(duì)于靜止的、平面的、單色的圖像來(lái)說(shuō)，上式簡(jiǎn)化為I=f(x,y) (4-2)一幅平面圖像用二維

3、亮度函數(shù)一幅平面圖像用二維亮度函數(shù)f(x,y)表示，其中表示，其中f(x,y)取取值值0f(x,y) (4-3)f(x,y) 由兩個(gè)分量組成，一個(gè)是景物上的入射光量，另由兩個(gè)分量組成，一個(gè)是景物上的入射光量，另一分量是景物中被物體反射的光量，它們分別被稱(chēng)為照一分量是景物中被物體反射的光量，它們分別被稱(chēng)為照射分量和反射分量。如果用射分量和反射分量。如果用i(x,y)表示照射分量，用表示照射分量，用r(x,y)表示反射分量，那么表示反射分量，那么I=f(x,y)=i(x,y)r(x,y) (4-4)式中：式中： 0i(x,y) (4-5) 0r(x,y)1 (4-6)(4-6)式表示全吸收情況為式

4、表示全吸收情況為0，全反射情況為，全反射情況為1。這里。這里i(x,y)由光源的性質(zhì)來(lái)確定，而由光源的性質(zhì)來(lái)確定，而r(x,y)那么取決于景物中那么取決于景物中的物體。的物體。i(x,y)的單位用照度來(lái)度量，即的單位用照度來(lái)度量，即lm/m2或或lx。問(wèn)：根據(jù)式問(wèn)：根據(jù)式(4-1，請(qǐng)你嘗試描述，請(qǐng)你嘗試描述CT序列片與式子中各自變量的關(guān)系。序列片與式子中各自變量的關(guān)系。 光是能量光是能量概述概述_續(xù)續(xù)2n2.醫(yī)學(xué)圖像分類(lèi)醫(yī)學(xué)圖像分類(lèi)n從圖像攜帶信息的種類(lèi)的角度去分類(lèi)從圖像攜帶信息的種類(lèi)的角度去分類(lèi)n1符號(hào)圖像信息符號(hào)圖像信息n一般是用文字、符號(hào)、圖形等表示的具體的一般是用文字、符號(hào)、圖形等表示

5、的具體的或抽象的事物?；虺橄蟮氖挛?。n例如文字組成的文章，可以看成是用二值圖例如文字組成的文章，可以看成是用二值圖像的形式攜帶著文章的寓意。還有電路圖等。像的形式攜帶著文章的寓意。還有電路圖等。圖圖4-2 電路圖片電路圖片圖圖4-1文字圖片文字圖片概述概述_續(xù)續(xù)3n2景物信息景物信息n一種給人以主觀(guān)感覺(jué)但不取決于人本身的客觀(guān)場(chǎng)景一種給人以主觀(guān)感覺(jué)但不取決于人本身的客觀(guān)場(chǎng)景信息。信息。n例如例如:氣象云圖給與天氣預(yù)報(bào)的信息，氣象云圖給與天氣預(yù)報(bào)的信息，概述概述_續(xù)續(xù)4n3情緒信息情緒信息n一類(lèi)依賴(lài)于受信者的圖像信息，它不僅能給人以直一類(lèi)依賴(lài)于受信者的圖像信息，它不僅能給人以直觀(guān)感覺(jué)，而且能以其特

6、殊的藝術(shù)內(nèi)容刺激人的感官，觀(guān)感覺(jué)，而且能以其特殊的藝術(shù)內(nèi)容刺激人的感官，使受信者使受信者“觸景生情。觸景生情。n例如：風(fēng)景照片。例如：風(fēng)景照片。概述概述_續(xù)續(xù)5根據(jù)獲取醫(yī)學(xué)圖像不同的成像技術(shù)和醫(yī)學(xué)應(yīng)用根據(jù)獲取醫(yī)學(xué)圖像不同的成像技術(shù)和醫(yī)學(xué)應(yīng)用的角度劃分，有以下分類(lèi)：的角度劃分，有以下分類(lèi)：1超聲掃描圖像超聲掃描圖像二尖瓣粘連二尖瓣粘連 胎兒發(fā)育胎兒發(fā)育圖圖4-5 超聲成像圖超聲成像圖概述概述_續(xù)續(xù)6n2核磁共振圖像核磁共振圖像n3CT圖像圖像概述概述_續(xù)續(xù)7n4PET圖像圖像圖圖4-8 正電子放射斷層成像正電子放射斷層成像概述概述_續(xù)續(xù)8n5X 射線(xiàn)圖像和射線(xiàn)圖像和DSA數(shù)字減影圖像數(shù)字減影圖像

7、圖圖4-9 X X射線(xiàn)成像射線(xiàn)成像圖圖4-10 數(shù)字減影成像圖數(shù)字減影成像圖概述概述_續(xù)續(xù)9n6紅外圖像紅外圖像n7顯微鏡圖像顯微鏡圖像圖圖4-11 紅外線(xiàn)成像圖紅外線(xiàn)成像圖圖圖4-12 顯微鏡下成像圖顯微鏡下成像圖概述概述_續(xù)續(xù)10n3. 醫(yī)學(xué)圖像處理與分析的內(nèi)容醫(yī)學(xué)圖像處理與分析的內(nèi)容n圖像處理圖像圖像處理圖像圖像圖像n利用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行某種運(yùn)算以改善圖像利用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行某種運(yùn)算以改善圖像的視覺(jué)效果，為圖像分析做準(zhǔn)備。的視覺(jué)效果，為圖像分析做準(zhǔn)備。n圖像分析圖像圖像分析圖像數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)n對(duì)圖像中感興趣的目標(biāo)進(jìn)行透視，以獲得客對(duì)圖像中感興趣的目標(biāo)進(jìn)行透視，以獲得客觀(guān)的信息。觀(guān)的信息。n1醫(yī)

8、學(xué)圖像數(shù)據(jù)的獲取醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)的獲取n成像原理及技術(shù)成像原理及技術(shù)n圖像數(shù)字化方法計(jì)算機(jī)采集圖像數(shù)字化方法計(jì)算機(jī)采集概述概述_續(xù)續(xù)112數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)醫(yī)學(xué)圖像具有的特點(diǎn)：醫(yī)學(xué)圖像具有的特點(diǎn)：模糊性和不均勻。模糊性和不均勻。局部體效應(yīng)。局部體效應(yīng)。不確定性知識(shí)。不確定性知識(shí)。圖像預(yù)處理技術(shù)對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行各種處理，以圖像預(yù)處理技術(shù)對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行各種處理，以期得到最好的顯示效果。期得到最好的顯示效果。常用的預(yù)處理技術(shù)常用的預(yù)處理技術(shù)濾波、增強(qiáng)、恢復(fù)、插值以及縮放、旋轉(zhuǎn)、平濾波、增強(qiáng)、恢復(fù)、插值以及縮放、旋轉(zhuǎn)、平移等幾何變換技術(shù)。移等幾何變換技術(shù)。圖像分割的方法有：基于閾值的圖像分割、基圖

9、像分割的方法有：基于閾值的圖像分割、基于模糊連接度的分割、交互式的分割、基于二于模糊連接度的分割、交互式的分割、基于二元特征的分割、基于活動(dòng)輪廓或形變模型的分元特征的分割、基于活動(dòng)輪廓或形變模型的分割等。割等。概述概述_續(xù)續(xù)123醫(yī)學(xué)圖像的配準(zhǔn)醫(yī)學(xué)圖像的配準(zhǔn)醫(yī)學(xué)圖像分為兩大類(lèi)：解剖圖像和功能圖像。醫(yī)學(xué)圖像分為兩大類(lèi)：解剖圖像和功能圖像。解剖圖象主要描述人體的生理解剖結(jié)構(gòu)，其來(lái)解剖圖象主要描述人體的生理解剖結(jié)構(gòu)，其來(lái)源包括源包括X射線(xiàn)、射線(xiàn)、CT、MRI及超聲等。及超聲等。功能圖像主要描述人體在不同狀態(tài)下組織器官功能圖像主要描述人體在不同狀態(tài)下組織器官的功能活動(dòng)狀況，包括的功能活動(dòng)狀況，包括PE

10、T、SPECT、fMRI等。等。要將不同模態(tài)的圖像提供的信息結(jié)合起來(lái)，首要將不同模態(tài)的圖像提供的信息結(jié)合起來(lái)，首先要使不同圖像在空間中排列保持一致，這個(gè)先要使不同圖像在空間中排列保持一致，這個(gè)過(guò)程就是圖像配準(zhǔn)。過(guò)程就是圖像配準(zhǔn)。圖像配準(zhǔn)的應(yīng)用圖像配準(zhǔn)的應(yīng)用圖像引導(dǎo)的神經(jīng)外科手術(shù)圖像引導(dǎo)的神經(jīng)外科手術(shù)腦功能區(qū)的定位腦功能區(qū)的定位腦結(jié)構(gòu)變化的研究。腦結(jié)構(gòu)變化的研究。臨床需要將各種成像技術(shù)的信息綜合臨床需要將各種成像技術(shù)的信息綜合起來(lái)，進(jìn)行定量分析。因此，兩幅圖起來(lái)，進(jìn)行定量分析。因此，兩幅圖像的嚴(yán)格對(duì)齊圖像配準(zhǔn)，將兩幅像的嚴(yán)格對(duì)齊圖像配準(zhǔn)，將兩幅圖像中的信息綜合到一幅圖像中圖圖像中的信息綜合到一幅

11、圖像中圖像融合就是需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。像融合就是需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。概述概述_續(xù)續(xù)134醫(yī)學(xué)圖像的三維可視化技術(shù)醫(yī)學(xué)圖像的三維可視化技術(shù)醫(yī)學(xué)圖像的三維可視化就是利用一系列的二維切片圖像醫(yī)學(xué)圖像的三維可視化就是利用一系列的二維切片圖像重建三維圖像模型，進(jìn)行定性定量分析。重建三維圖像模型，進(jìn)行定性定量分析。5虛擬內(nèi)窺鏡虛擬內(nèi)窺鏡利用計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)內(nèi)窺鏡的探查功能。利用計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)內(nèi)窺鏡的探查功能。6DICOM標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)DICOM是醫(yī)學(xué)圖像及其相關(guān)信息的通訊標(biāo)準(zhǔn)。是醫(yī)學(xué)圖像及其相關(guān)信息的通訊標(biāo)準(zhǔn)。DICOM標(biāo)準(zhǔn)中詳細(xì)定義了影像及其相關(guān)信息的組成格式和交換標(biāo)準(zhǔn)中詳細(xì)定義了影像及其相關(guān)信

12、息的組成格式和交換方法。方法。依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，可以在影像設(shè)備上建立一個(gè)接口來(lái)完成影依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，可以在影像設(shè)備上建立一個(gè)接口來(lái)完成影像數(shù)據(jù)的輸入像數(shù)據(jù)的輸入/輸出工作。此標(biāo)準(zhǔn)的建立，解決了醫(yī)療輸出工作。此標(biāo)準(zhǔn)的建立，解決了醫(yī)療數(shù)字影像的傳輸與交換。促使影像儲(chǔ)存與傳輸系統(tǒng)數(shù)字影像的傳輸與交換。促使影像儲(chǔ)存與傳輸系統(tǒng)PACSPicture Archiving and Communication Systems的開(kāi)展，并可與醫(yī)院信息系統(tǒng)的開(kāi)展，并可與醫(yī)院信息系統(tǒng)HISHospital Information Systems無(wú)縫結(jié)合。無(wú)縫結(jié)合。概述概述_續(xù)續(xù)147PACS系統(tǒng)系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像存儲(chǔ)與傳輸系統(tǒng)醫(yī)學(xué)影

13、像存儲(chǔ)與傳輸系統(tǒng)Picture Archiving and Communication System 簡(jiǎn)稱(chēng)簡(jiǎn)稱(chēng)PACS，是使用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)醫(yī)學(xué)影像進(jìn)行數(shù)字是使用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)醫(yī)學(xué)影像進(jìn)行數(shù)字化處理的系統(tǒng)，其目標(biāo)是用來(lái)代替現(xiàn)行的模擬化處理的系統(tǒng)，其目標(biāo)是用來(lái)代替現(xiàn)行的模擬醫(yī)學(xué)影像體系。醫(yī)學(xué)影像體系。它主要解決醫(yī)學(xué)影像的采集和數(shù)字化，圖像的它主要解決醫(yī)學(xué)影像的采集和數(shù)字化，圖像的存儲(chǔ)和管理，數(shù)字化醫(yī)學(xué)圖像的高速傳輸，圖存儲(chǔ)和管理，數(shù)字化醫(yī)學(xué)圖像的高速傳輸，圖像的數(shù)字化處理和重現(xiàn)，圖像信息與其它信息像的數(shù)字化處理和重現(xiàn)，圖像信息與其它信息的集成五個(gè)方面的問(wèn)題。的集成五個(gè)方面的問(wèn)題。8圖像引

14、導(dǎo)手術(shù)圖像引導(dǎo)手術(shù)計(jì)算機(jī)引導(dǎo)手術(shù)是集醫(yī)學(xué)、生物力學(xué)、機(jī)械學(xué)、計(jì)算機(jī)引導(dǎo)手術(shù)是集醫(yī)學(xué)、生物力學(xué)、機(jī)械學(xué)、材料學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、數(shù)學(xué)分材料學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、數(shù)學(xué)分析、機(jī)械力學(xué)、機(jī)器人等諸多學(xué)科為一體的新析、機(jī)械力學(xué)、機(jī)器人等諸多學(xué)科為一體的新型交叉研究領(lǐng)域。型交叉研究領(lǐng)域。概述概述_續(xù)續(xù)15n4. 醫(yī)學(xué)影像技術(shù)開(kāi)展的簡(jiǎn)介醫(yī)學(xué)影像技術(shù)開(kāi)展的簡(jiǎn)介n醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的開(kāi)展大致分為五個(gè)階段：醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的開(kāi)展大致分為五個(gè)階段：n第一階段：第一階段：X射線(xiàn)與射線(xiàn)與X射線(xiàn)機(jī)射線(xiàn)機(jī)n1895年年11月月8日，德國(guó)物理學(xué)家倫琴在日，德國(guó)物理學(xué)家倫琴在做真空管高壓放電實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了做真空管高壓放

15、電實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了X射線(xiàn)。射線(xiàn)。 n1896年德國(guó)西門(mén)子公司研制出世界上第年德國(guó)西門(mén)子公司研制出世界上第一支一支X線(xiàn)球管線(xiàn)球管 。n20世紀(jì)世紀(jì)10-20年代陸續(xù)出現(xiàn)常規(guī)年代陸續(xù)出現(xiàn)常規(guī)X線(xiàn)機(jī)、線(xiàn)機(jī)、體層裝置、影像增強(qiáng)器、連續(xù)攝影、快體層裝置、影像增強(qiáng)器、連續(xù)攝影、快速換片機(jī)、電視、電影和錄像記錄系統(tǒng)。速換片機(jī)、電視、電影和錄像記錄系統(tǒng)。n20世紀(jì)世紀(jì)60年代中末期形成較完整的學(xué)科體系，稱(chēng)為年代中末期形成較完整的學(xué)科體系，稱(chēng)為放射診斷或放射學(xué)放射診斷或放射學(xué)n成像特點(diǎn)：對(duì)人體軟組織的分辨能力較差成像特點(diǎn)：對(duì)人體軟組織的分辨能力較差 倫琴和第一張倫琴和第一張X線(xiàn)透視照片線(xiàn)透視照片概述概述_續(xù)續(xù)16

16、第二階段：超聲技術(shù)第二階段：超聲技術(shù)20世紀(jì)世紀(jì)50、60年代超聲和放射性核素相繼出現(xiàn)。年代超聲和放射性核素相繼出現(xiàn)。1942年奧地利人達(dá)西科將超聲技術(shù)應(yīng)用于臨床診斷。年奧地利人達(dá)西科將超聲技術(shù)應(yīng)用于臨床診斷。1954年瑞典人應(yīng)用年瑞典人應(yīng)用M型超聲顯示運(yùn)動(dòng)的心壁，稱(chēng)為超聲型超聲顯示運(yùn)動(dòng)的心壁，稱(chēng)為超聲心動(dòng)圖。心動(dòng)圖。20世紀(jì)世紀(jì)50-70年代中期，研究者將二維年代中期，研究者將二維B型超聲應(yīng)用于體型超聲應(yīng)用于體外檢查，可實(shí)時(shí)顯示體內(nèi)相關(guān)部位結(jié)構(gòu)的切面圖，使超外檢查，可實(shí)時(shí)顯示體內(nèi)相關(guān)部位結(jié)構(gòu)的切面圖，使超聲診斷有了突破性進(jìn)展。至今二維聲診斷有了突破性進(jìn)展。至今二維B型超聲仍是超聲診斷型超聲仍

17、是超聲診斷中最根本的技術(shù)。中最根本的技術(shù)。 70年代脈沖多普勒問(wèn)世，在二維圖像上可選擇部位測(cè)定年代脈沖多普勒問(wèn)世，在二維圖像上可選擇部位測(cè)定血流頻譜，對(duì)心臟及血管疾病診斷很有幫助。血流頻譜，對(duì)心臟及血管疾病診斷很有幫助。80年代初彩色多普勒血流成像出現(xiàn)，在顯示臟器結(jié)構(gòu)切年代初彩色多普勒血流成像出現(xiàn)，在顯示臟器結(jié)構(gòu)切面圖的同時(shí)，顯示血管內(nèi)血流的剖面圖，并用偽彩色表面圖的同時(shí)，顯示血管內(nèi)血流的剖面圖，并用偽彩色表示血流方向、速度及血流性質(zhì)，進(jìn)一步拓展了超聲診斷示血流方向、速度及血流性質(zhì)，進(jìn)一步拓展了超聲診斷的領(lǐng)域。的領(lǐng)域。90年代以后，采用了高頻率、高分辨聲匹配探頭、各類(lèi)年代以后，采用了高頻率、高

18、分辨聲匹配探頭、各類(lèi)腔內(nèi)探頭等技術(shù)，開(kāi)展了介入治療新方法。腔內(nèi)探頭等技術(shù)，開(kāi)展了介入治療新方法。概述概述_續(xù)續(xù)17n成像特點(diǎn)：聲波無(wú)損傷性好、對(duì)軟組織的分辨率成像特點(diǎn)：聲波無(wú)損傷性好、對(duì)軟組織的分辨率較高，可實(shí)時(shí)觀(guān)察運(yùn)動(dòng)器官的活動(dòng)情況。較高，可實(shí)時(shí)觀(guān)察運(yùn)動(dòng)器官的活動(dòng)情況。概述概述_續(xù)續(xù)18概述概述_續(xù)續(xù)19第三階段：計(jì)算機(jī)人體斷層攝影術(shù)第三階段：計(jì)算機(jī)人體斷層攝影術(shù)n1971年柯馬克和英國(guó)年柯馬克和英國(guó)EMI公司的豪恩斯費(fèi)爾德首次研制成功世界上第一公司的豪恩斯費(fèi)爾德首次研制成功世界上第一臺(tái)臺(tái)CT機(jī)機(jī) 。n成像特點(diǎn)：成像特點(diǎn)：CT從根本上改變傳統(tǒng)從根本上改變傳統(tǒng)X線(xiàn)機(jī)成像存在的平片圖像重疊、軟組

19、線(xiàn)機(jī)成像存在的平片圖像重疊、軟組織細(xì)節(jié)成像不清晰等問(wèn)題。它采用點(diǎn)狀織細(xì)節(jié)成像不清晰等問(wèn)題。它采用點(diǎn)狀X線(xiàn)束逐點(diǎn)穿透檢查部位，使醫(yī)線(xiàn)束逐點(diǎn)穿透檢查部位，使醫(yī)生獲得高清晰度的斷層圖像，大大提高醫(yī)學(xué)影像診斷水平。生獲得高清晰度的斷層圖像，大大提高醫(yī)學(xué)影像診斷水平。第四階段：磁共振成像第四階段：磁共振成像n1946年年Bloch教授和教授和Puecell教授領(lǐng)導(dǎo)的小組同時(shí)獨(dú)教授領(lǐng)導(dǎo)的小組同時(shí)獨(dú)立發(fā)現(xiàn)立發(fā)現(xiàn)MR現(xiàn)象。兩人同獲現(xiàn)象。兩人同獲1952年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 n1972年，勞特伯提出了用年，勞特伯提出了用MR信號(hào)重建圖像的方法，信號(hào)重建圖像的方法，勞特伯和達(dá)馬迪安在勞特伯和達(dá)馬迪

20、安在1973年利用磁場(chǎng)梯度解決了空年利用磁場(chǎng)梯度解決了空間信息獲取的問(wèn)題，獲得間信息獲取的問(wèn)題，獲得MR圖像并因此獲得圖像并因此獲得2003年年度諾貝爾物理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。度諾貝爾物理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。n成像特點(diǎn)：成像特點(diǎn)：瞬時(shí)成像，通常每秒可獲取瞬時(shí)成像，通常每秒可獲取20幅圖像幅圖像可清晰觀(guān)察膽囊、肺等器官的斷層圖像可清晰觀(guān)察膽囊、肺等器官的斷層圖像可顯示心臟的動(dòng)態(tài)圖像可顯示心臟的動(dòng)態(tài)圖像可進(jìn)行人體組織功能方面的評(píng)價(jià)或診斷，如顱腦部的彌散成可進(jìn)行人體組織功能方面的評(píng)價(jià)或診斷，如顱腦部的彌散成像、皮質(zhì)功能區(qū)定位等像、皮質(zhì)功能區(qū)定位等概述概述_續(xù)續(xù)20磁共振血管成像：不需要比照劑即可得到血管造影像，磁共

21、振血管成像：不需要比照劑即可得到血管造影像，動(dòng)態(tài)增強(qiáng)動(dòng)態(tài)增強(qiáng)MRA明顯縮短血液成像時(shí)間，防止扭曲血明顯縮短血液成像時(shí)間，防止扭曲血管、湍流及慢血流所致的信號(hào)喪失。管、湍流及慢血流所致的信號(hào)喪失。FMRI技術(shù)：對(duì)人體功能進(jìn)行研究和檢測(cè)的技術(shù)：對(duì)人體功能進(jìn)行研究和檢測(cè)的MRI技術(shù)，技術(shù)，可檢查到形態(tài)未變但功能已改變的病變，從而到達(dá)早可檢查到形態(tài)未變但功能已改變的病變，從而到達(dá)早期診斷的目的。期診斷的目的。磁共振成像介入：具有良好的組織比照度，可以精確磁共振成像介入：具有良好的組織比照度，可以精確地區(qū)分病灶的界面、確定目標(biāo)。地區(qū)分病灶的界面、確定目標(biāo)。MR和和DSA、CR及其后推出的及其后推出的DR

22、等設(shè)備進(jìn)一步提高等設(shè)備進(jìn)一步提高了醫(yī)學(xué)影像診治水平。了醫(yī)學(xué)影像診治水平。 概述概述_續(xù)續(xù)21第五階段：正光電子成像設(shè)備第五階段：正光電子成像設(shè)備90年代年代GE公司推出了新的核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備，包括公司推出了新的核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備，包括全數(shù)字全數(shù)字PETCT和和SPECT等設(shè)備，見(jiàn)圖等設(shè)備，見(jiàn)圖9-7左圖和左圖和右圖。右圖。PETCT主要優(yōu)勢(shì)是超強(qiáng)的醫(yī)學(xué)影像識(shí)別與診斷能主要優(yōu)勢(shì)是超強(qiáng)的醫(yī)學(xué)影像識(shí)別與診斷能力，尤其是利用注入體內(nèi)的增強(qiáng)顯影劑或示蹤劑，力，尤其是利用注入體內(nèi)的增強(qiáng)顯影劑或示蹤劑，在體內(nèi)循環(huán)可以動(dòng)態(tài)地、靶向目標(biāo)清晰地顯示被在體內(nèi)循環(huán)可以動(dòng)態(tài)地、靶向目標(biāo)清晰地顯示被檢部位形態(tài)和功能的異常情況見(jiàn)

23、圖檢部位形態(tài)和功能的異常情況見(jiàn)圖9-8，甚至，甚至可以檢查出細(xì)胞級(jí)別的病變，如癌細(xì)胞治療愈后可以檢查出細(xì)胞級(jí)別的病變，如癌細(xì)胞治療愈后或癌細(xì)胞擴(kuò)散轉(zhuǎn)移的情況診斷?；虬┘?xì)胞擴(kuò)散轉(zhuǎn)移的情況診斷。 概述概述_續(xù)續(xù)22二、醫(yī)學(xué)圖像信號(hào)的采集二、醫(yī)學(xué)圖像信號(hào)的采集n1. 醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的簡(jiǎn)介醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的簡(jiǎn)介n1影像系統(tǒng)影像系統(tǒng)采集采集_續(xù)續(xù)12醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)要素醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)要素源源指能夠獲得醫(yī)學(xué)影像信息的物理能源。指能夠獲得醫(yī)學(xué)影像信息的物理能源。外源：外源：X射線(xiàn)源、磁場(chǎng)源、超聲源、電磁波、紅射線(xiàn)源、磁場(chǎng)源、超聲源、電磁波、紅外線(xiàn)等外線(xiàn)等內(nèi)源：注入人體的同位素輻射源，人體自身的熱內(nèi)源：注入人體的同位素輻

24、射源，人體自身的熱輻射源等。輻射源等。外源和內(nèi)源都必須十分精確地控制有效劑量、衰外源和內(nèi)源都必須十分精確地控制有效劑量、衰減周期、成像時(shí)間和過(guò)程等減周期、成像時(shí)間和過(guò)程等例如：精確把握例如：精確把握X射線(xiàn)穿過(guò)人體時(shí)經(jīng)受不同的衰射線(xiàn)穿過(guò)人體時(shí)經(jīng)受不同的衰減，超聲在人體中反射并在傳播時(shí)產(chǎn)生不同的時(shí)減，超聲在人體中反射并在傳播時(shí)產(chǎn)生不同的時(shí)間延遲等過(guò)程，或注入體內(nèi)源的循環(huán)與衰減變化間延遲等過(guò)程，或注入體內(nèi)源的循環(huán)與衰減變化情況，我們可清楚地知道源與人體相互作用的部情況，我們可清楚地知道源與人體相互作用的部位及準(zhǔn)確檢測(cè)出某種源與組織器官相互作用后的位及準(zhǔn)確檢測(cè)出某種源與組織器官相互作用后的結(jié)果，據(jù)此來(lái)

25、進(jìn)行診斷或治療。結(jié)果，據(jù)此來(lái)進(jìn)行診斷或治療。采集采集_續(xù)續(xù)2n檢測(cè)器檢測(cè)器檢測(cè)器是在體外檢測(cè)攜帶有體內(nèi)信息的信號(hào)的部件或裝置。檢測(cè)器是在體外檢測(cè)攜帶有體內(nèi)信息的信號(hào)的部件或裝置。信號(hào)檢測(cè)器的種類(lèi)、精度、靈敏度決定醫(yī)學(xué)影像成像的方式信號(hào)檢測(cè)器的種類(lèi)、精度、靈敏度決定醫(yī)學(xué)影像成像的方式和清晰度。通常檢測(cè)器的形式與各種源的類(lèi)型有對(duì)應(yīng)關(guān)系。和清晰度。通常檢測(cè)器的形式與各種源的類(lèi)型有對(duì)應(yīng)關(guān)系。常用的檢測(cè)器常用的檢測(cè)器nX射線(xiàn)檢測(cè)器射線(xiàn)檢測(cè)器n超聲檢測(cè)器超聲檢測(cè)器n紅外檢測(cè)器紅外檢測(cè)器n光電倍增檢測(cè)器等光電倍增檢測(cè)器等信號(hào)檢測(cè)器主要功能評(píng)價(jià)指標(biāo)信號(hào)檢測(cè)器主要功能評(píng)價(jià)指標(biāo)n靈敏度、檢測(cè)速度、靶向性以及源劑量

26、的強(qiáng)度靈敏度、檢測(cè)速度、靶向性以及源劑量的強(qiáng)度采集采集_續(xù)續(xù)3n電子系統(tǒng)電子系統(tǒng)n電子系統(tǒng)一般是以計(jì)算機(jī)為主要處理設(shè)備的控制系統(tǒng)。電子系統(tǒng)電子系統(tǒng)一般是以計(jì)算機(jī)為主要處理設(shè)備的控制系統(tǒng)。電子系統(tǒng)將檢測(cè)器上獲得的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)快速處理將檢測(cè)器上獲得的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)快速處理重建出精確、復(fù)雜的圖像。重建出精確、復(fù)雜的圖像。n主要部件：計(jì)算機(jī)以及相應(yīng)的圖像處理軟件。主要部件：計(jì)算機(jī)以及相應(yīng)的圖像處理軟件。n圖像處理軟件一般包括：去除噪聲、灰階處理、窗寬和窗位調(diào)整、圖像處理軟件一般包括：去除噪聲、灰階處理、窗寬和窗位調(diào)整、對(duì)圖像的某些局部如面積、周長(zhǎng)等進(jìn)行測(cè)量等的功能

27、。對(duì)圖像的某些局部如面積、周長(zhǎng)等進(jìn)行測(cè)量等的功能。n2. 醫(yī)學(xué)影像設(shè)備簡(jiǎn)介醫(yī)學(xué)影像設(shè)備簡(jiǎn)介nX線(xiàn)攝影系統(tǒng)線(xiàn)攝影系統(tǒng)n核磁共振攝影系統(tǒng)核磁共振攝影系統(tǒng) n醫(yī)學(xué)超聲診斷系統(tǒng)醫(yī)學(xué)超聲診斷系統(tǒng) n醫(yī)學(xué)圖像系統(tǒng)醫(yī)學(xué)圖像系統(tǒng) n紅外影像和醫(yī)用內(nèi)窺鏡紅外影像和醫(yī)用內(nèi)窺鏡 next采集采集_續(xù)續(xù)4(1)X線(xiàn)攝影系統(tǒng)線(xiàn)攝影系統(tǒng)X線(xiàn)攝影系統(tǒng)泛指所有采用線(xiàn)攝影系統(tǒng)泛指所有采用X線(xiàn)源獲取醫(yī)學(xué)影像的設(shè)備。線(xiàn)源獲取醫(yī)學(xué)影像的設(shè)備。這里包括：這里包括：常規(guī)膠片常規(guī)膠片X光機(jī)光機(jī)計(jì)算機(jī)成像計(jì)算機(jī)成像X線(xiàn)機(jī)線(xiàn)機(jī)CR數(shù)字?jǐn)?shù)字X線(xiàn)機(jī)線(xiàn)機(jī)DR計(jì)算機(jī)斷層掃描計(jì)算機(jī)斷層掃描X線(xiàn)機(jī)線(xiàn)機(jī)CT數(shù)字減影血管造影系統(tǒng)數(shù)字減影血管造影系統(tǒng)DSA(2

28、)核磁共振攝影系統(tǒng)核磁共振攝影系統(tǒng)由強(qiáng)磁場(chǎng)與人體成像部位機(jī)體組織的原子核相互作用，由強(qiáng)磁場(chǎng)與人體成像部位機(jī)體組織的原子核相互作用，產(chǎn)生共振，改變所在位置的磁場(chǎng)強(qiáng)度而生成圖像。既減產(chǎn)生共振，改變所在位置的磁場(chǎng)強(qiáng)度而生成圖像。既減少少CT機(jī)對(duì)人體組織細(xì)胞的損害，又可測(cè)出機(jī)體病變前機(jī)對(duì)人體組織細(xì)胞的損害，又可測(cè)出機(jī)體病變前的微小生理變化。的微小生理變化。采集采集_續(xù)續(xù)9(3)醫(yī)學(xué)超聲診斷系統(tǒng)醫(yī)學(xué)超聲診斷系統(tǒng)有有A型、型、M型、型、B型和型和C型聲診斷儀型聲診斷儀 ，可觀(guān)察人，可觀(guān)察人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和腫瘤，也可檢查臟器、胎兒等的正體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和腫瘤，也可檢查臟器、胎兒等的正常與否。常與否。超聲診斷是應(yīng)用超聲

29、波的反射、折射、衰減等物超聲診斷是應(yīng)用超聲波的反射、折射、衰減等物理特性，采用各種掃描方法，將超聲波發(fā)射到體理特性，采用各種掃描方法，將超聲波發(fā)射到體內(nèi)并在組織中傳布。當(dāng)病理組織的聲抗與正常組內(nèi)并在組織中傳布。當(dāng)病理組織的聲抗與正常組織有差異時(shí)，將此回聲信號(hào)構(gòu)成一幅二維切面聲織有差異時(shí)，將此回聲信號(hào)構(gòu)成一幅二維切面聲像圖。像圖。彩色多普勒超聲顯像儀是是在彩色多普勒超聲顯像儀是是在B超的根底上增加超的根底上增加了多普勒血液成像技術(shù)的影像檢查方法，掃描結(jié)了多普勒血液成像技術(shù)的影像檢查方法，掃描結(jié)果在監(jiān)視器上形成二維切面聲像圖，并以彩色照果在監(jiān)視器上形成二維切面聲像圖，并以彩色照片形式保存結(jié)果。片形

30、式保存結(jié)果。采集采集_續(xù)續(xù)10(4)其他醫(yī)學(xué)圖像系統(tǒng)其他醫(yī)學(xué)圖像系統(tǒng)核醫(yī)學(xué)成像技術(shù)：一種以臟器內(nèi)外正常組織與病變組織核醫(yī)學(xué)成像技術(shù)：一種以臟器內(nèi)外正常組織與病變組織之間的放射性差異為根底的臟器或病變的顯像方法。之間的放射性差異為根底的臟器或病變的顯像方法。核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備主要有：核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備主要有：照相機(jī)照相機(jī)發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層(Emission Computrd Tomography，ECT)單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)體層單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)體層(Single Photon Emission Computed. Tomography，SPECT)正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)體層正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)體

31、層Positron Emission Tomography，PET。(5)紅外影像和醫(yī)用內(nèi)窺鏡紅外影像和醫(yī)用內(nèi)窺鏡醫(yī)學(xué)激光器常用于手術(shù)切割、組織燒灼、凝結(jié)止血、光醫(yī)學(xué)激光器常用于手術(shù)切割、組織燒灼、凝結(jié)止血、光針穴位照射、激光血細(xì)胞計(jì)數(shù)、激光顯微光譜分析、激針穴位照射、激光血細(xì)胞計(jì)數(shù)、激光顯微光譜分析、激光全息照相診斷和激光多普勒血流測(cè)速等。光全息照相診斷和激光多普勒血流測(cè)速等?！凹す忉t(yī)學(xué)激光醫(yī)學(xué)已成為醫(yī)學(xué)重要的分支學(xué)科已成為醫(yī)學(xué)重要的分支學(xué)科采集采集_續(xù)續(xù)13n3. 圖像采集和取樣圖像采集和取樣n(1) 圖像采集和量化過(guò)程圖像采集和量化過(guò)程n一幅灰度連續(xù)變化的圖像通過(guò)專(zhuān)門(mén)的裝置轉(zhuǎn)一幅灰度連續(xù)

32、變化的圖像通過(guò)專(zhuān)門(mén)的裝置轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像的過(guò)程稱(chēng)為采樣。換為數(shù)字圖像的過(guò)程稱(chēng)為采樣。n(2) 圖像表示圖像表示n一幅靜止的單色的二維圖像經(jīng)采樣后，可表一幅靜止的單色的二維圖像經(jīng)采樣后，可表示為：示為：nG=fxi，yi i=1,2, ; j=1,2, n其中，坐標(biāo)其中，坐標(biāo)xi，yi決定了像素的空間位決定了像素的空間位置，置，G代表該像素的明暗程度，稱(chēng)為灰度代表該像素的明暗程度，稱(chēng)為灰度gray level 。n(3) 空間和灰度分辨率空間和灰度分辨率n(4) 采樣奈奎斯特定律采樣奈奎斯特定律1采樣和量化過(guò)程采樣和量化過(guò)程11采樣和量化過(guò)程采樣和量化過(guò)程21采樣和量化過(guò)程采樣和量化過(guò)程32 圖像

33、表示圖像表示n像素：矩陣中的一個(gè)元素。像素：矩陣中的一個(gè)元素。n灰度分辨率：灰度灰度分辨率：灰度2k灰度級(jí)，灰度級(jí)，k比特。通常以灰度級(jí)別的比特。通常以灰度級(jí)別的bit數(shù)來(lái)數(shù)來(lái)表示該圖像的明暗灰度級(jí)分表示該圖像的明暗灰度級(jí)分辨率，例如：辨率，例如：n8bit代表代表2的的8次方次方=256級(jí)灰度；級(jí)灰度；n6bit代表代表2的的6次方次方=64級(jí)灰度等級(jí)灰度等n空間分辨率：通常以數(shù)字圖像的空間分辨率：通常以數(shù)字圖像的像素?cái)?shù)像素?cái)?shù) M*N來(lái)表示該圖像的空間來(lái)表示該圖像的空間分辨率。分辨率。n空間分辨率和明暗分辨率是表征空間分辨率和明暗分辨率是表征一幅數(shù)字圖像質(zhì)量的重要指標(biāo)之一幅數(shù)字圖像質(zhì)量的重要

34、指標(biāo)之一。一。3例如例如圖圖4-16 圖像矩陣圖示圖像矩陣圖示圖圖4-15簡(jiǎn)單的灰度圖像簡(jiǎn)單的灰度圖像例如一幅簡(jiǎn)單的灰度圖像，如以下圖所示，中心明亮局部灰度級(jí)為例如一幅簡(jiǎn)單的灰度圖像，如以下圖所示，中心明亮局部灰度級(jí)為256，外，外環(huán)最暗，灰度值為環(huán)最暗，灰度值為0。經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)離散化后，可以描述為一個(gè)。經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)離散化后，可以描述為一個(gè)16行行16列列二維矩陣，即空間分辨率：二維矩陣，即空間分辨率：1616。明暗分辨率：。明暗分辨率：8bit=256級(jí)灰度級(jí)灰度16163空間和灰度分辨率空間和灰度分辨率13空間和灰度分辨率空間和灰度分辨率23空間和灰度分辨率空間和灰度分辨率34空間采樣奈奎斯特

35、定律空間采樣奈奎斯特定律lx0 xc y0ycl即采樣頻率不小于即采樣頻率不小于2倍最高頻率采樣可以完全恢復(fù)圖像。倍最高頻率采樣可以完全恢復(fù)圖像。l現(xiàn)實(shí)大局部情況不滿(mǎn)足?，F(xiàn)實(shí)大局部情況不滿(mǎn)足。l一般先用濾波器低通濾波然后采樣，誤差較原始混疊更能控制。一般先用濾波器低通濾波然后采樣，誤差較原始混疊更能控制。三、醫(yī)學(xué)圖像的存儲(chǔ)管理三、醫(yī)學(xué)圖像的存儲(chǔ)管理n1. 圖像的格式圖像的格式n醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)是以位圖文件形式保存在計(jì)算機(jī)中，常以位醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)是以位圖文件形式保存在計(jì)算機(jī)中，常以位圖表示。圖表示。n位圖亦稱(chēng)為點(diǎn)陣圖，是由單個(gè)像素點(diǎn)按行列有序排列組成位圖亦稱(chēng)為點(diǎn)陣圖，是由單個(gè)像素點(diǎn)按行列有序排列組成的

36、。這些像素點(diǎn)具有排列位置和灰度大小兩種屬性。的。這些像素點(diǎn)具有排列位置和灰度大小兩種屬性。n一幅二維的醫(yī)學(xué)圖影像是由一幅二維的醫(yī)學(xué)圖影像是由M行行*N列像素點(diǎn)構(gòu)成，其中，列像素點(diǎn)構(gòu)成，其中，每個(gè)像素點(diǎn)用每個(gè)像素點(diǎn)用812個(gè)二進(jìn)制數(shù)表示，即每個(gè)像素可保存?zhèn)€二進(jìn)制數(shù)表示，即每個(gè)像素可保存2564096種灰度值。種灰度值。n點(diǎn)陣圖可以保存的文件類(lèi)型很多，如點(diǎn)陣圖可以保存的文件類(lèi)型很多，如*.bmp、*.pcx、*.gif、*.jpg等。同樣的圖形保存成以上文件時(shí)字節(jié)數(shù)差異很等。同樣的圖形保存成以上文件時(shí)字節(jié)數(shù)差異很大。大。 .jpg文件只有同樣文件只有同樣.bmp格式文件大小的格式文件大小的1/10

37、到到1/35。n2.醫(yī)學(xué)圖像的存儲(chǔ)管理方式醫(yī)學(xué)圖像的存儲(chǔ)管理方式n在在HIS系統(tǒng)中，通常以根本信息數(shù)據(jù)庫(kù)指向指定文件夾內(nèi)指系統(tǒng)中，通常以根本信息數(shù)據(jù)庫(kù)指向指定文件夾內(nèi)指定文件的方式來(lái)存儲(chǔ)病人的圖像資料。即記錄定文件的方式來(lái)存儲(chǔ)病人的圖像資料。即記錄-文件路徑。文件路徑。例例1：骨腫瘤多原信息分析處理系統(tǒng)展示：骨腫瘤多原信息分析處理系統(tǒng)展示四、數(shù)字圖像處理根本方法和四、數(shù)字圖像處理根本方法和主要內(nèi)容的介紹主要內(nèi)容的介紹n1. 數(shù)字圖像處理方法數(shù)字圖像處理方法n數(shù)字圖像處理的方法可分為兩大類(lèi)，即：空域法和變換數(shù)字圖像處理的方法可分為兩大類(lèi)，即：空域法和變換域法。域法。n1空域法空域法n把圖像看作平

38、面中各個(gè)像素組成的集合，然后直接對(duì)這把圖像看作平面中各個(gè)像素組成的集合，然后直接對(duì)這二維函數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的處理?？沼蛱幚矸ㄖ饕邢旅鎯纱蠖S函數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的處理?？沼蛱幚矸ㄖ饕邢旅鎯纱箢?lèi)：類(lèi)：n鄰域處理法鄰域處理法梯度運(yùn)算、拉普拉斯算子運(yùn)算、平滑算梯度運(yùn)算、拉普拉斯算子運(yùn)算、平滑算子運(yùn)算和卷積運(yùn)算。子運(yùn)算和卷積運(yùn)算。n點(diǎn)處理法點(diǎn)處理法灰度處理、面積、周長(zhǎng)、體積、重心運(yùn)算灰度處理、面積、周長(zhǎng)、體積、重心運(yùn)算等。等。n2變換域法變換域法n這種方法是首先對(duì)圖像進(jìn)行正交變換，得到變換域系數(shù)這種方法是首先對(duì)圖像進(jìn)行正交變換，得到變換域系數(shù)陣列，然后再施行各種處理，處理后再反變換到空間域，陣列，然后再施行各種

39、處理，處理后再反變換到空間域，得到處理結(jié)果。這類(lèi)處理包括：濾波、數(shù)據(jù)壓縮、特征得到處理結(jié)果。這類(lèi)處理包括：濾波、數(shù)據(jù)壓縮、特征提取等。提取等。主要內(nèi)容主要內(nèi)容_續(xù)續(xù)1n2.數(shù)字圖像處理的內(nèi)容數(shù)字圖像處理的內(nèi)容n幾何處理幾何處理n坐標(biāo)變換，圖像放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)，多個(gè)圖像配準(zhǔn)，全景畸變校正，坐標(biāo)變換，圖像放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)，多個(gè)圖像配準(zhǔn)，全景畸變校正，扭曲校正，周長(zhǎng)、面積、體積等計(jì)算。扭曲校正，周長(zhǎng)、面積、體積等計(jì)算。n算術(shù)處理算術(shù)處理n對(duì)像素點(diǎn)施以等運(yùn)算。對(duì)像素點(diǎn)施以等運(yùn)算。n 圖像增強(qiáng)圖像增強(qiáng)n直方圖增強(qiáng)、偽彩色增強(qiáng)、灰度窗口技術(shù)等直方圖增強(qiáng)、偽彩色增強(qiáng)、灰度窗口技術(shù)等 。n圖像復(fù)原

40、圖像復(fù)原n維納濾波、逆濾波、同態(tài)濾波等。維納濾波、逆濾波、同態(tài)濾波等。n圖像重建圖像重建n圖像重建的主要算法：代數(shù)法、迭代法、傅立葉反投影法、卷積反投影法圖像重建的主要算法：代數(shù)法、迭代法、傅立葉反投影法、卷積反投影法等等n三維圖形的主要算法有：線(xiàn)框法、外表法、實(shí)體法、彩色分域法等。三維圖形的主要算法有：線(xiàn)框法、外表法、實(shí)體法、彩色分域法等。n圖像編碼圖像編碼n第一代編碼法有：第一代編碼法有：PCM、DPCM、M、亞取樣編碼法；、亞取樣編碼法；n第一代編碼法有：金字塔編碼法、第一代編碼法有：金字塔編碼法、Fractal編碼、基于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)編碼法、編碼、基于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)編碼法、小波變換編碼法、模型

41、基編碼法等。小波變換編碼法、模型基編碼法等。n模式識(shí)別模式識(shí)別n統(tǒng)計(jì)識(shí)別法，句法結(jié)構(gòu)模式識(shí)別法，模糊識(shí)別法。統(tǒng)計(jì)識(shí)別法，句法結(jié)構(gòu)模式識(shí)別法，模糊識(shí)別法。n圖像理解圖像理解n輸入圖像，輸出一種描述。輸入圖像，輸出一種描述。例例2：根本算法程序分析處理演示：根本算法程序分析處理演示(ch1)主要內(nèi)容主要內(nèi)容_續(xù)續(xù)2n3.數(shù)字圖像特征提取分析數(shù)字圖像特征提取分析n灰度共生矩陣灰度共生矩陣n灰度共生矩陣灰度共生矩陣Gray Level Co-occurrence Matrix是一種建立在估計(jì)圖像的二階組合條件是一種建立在估計(jì)圖像的二階組合條件概率密度函數(shù)根底上的圖像紋理特征分析方法。概率密度函數(shù)根底上

42、的圖像紋理特征分析方法。n由灰度共生矩陣導(dǎo)出以下一組參數(shù)用以描述圖像由灰度共生矩陣導(dǎo)出以下一組參數(shù)用以描述圖像紋理特征。紋理特征。n能量能量Energy， ENGn比照度比照度Contrast， CONn逆差距逆差距Inverse Difference Moment， IDMn熵熵Entropy， ENTn相關(guān)相關(guān)Correlation， CORRn小波分析小波分析例例3：數(shù)字特征提取演示：數(shù)字特征提取演示灰灰度度共共生生矩矩陣陣指標(biāo)說(shuō)明指標(biāo)說(shuō)明21( , )ijfp i j22()( , )ijfijp i j32( , )1()ijp i jfij4( ln( , ) ( , )ijfp

43、i jp i j 5( , )xyijxyij p i jf 能量反映了紋理的一致性；能量反映了紋理的一致性；比照度反映了圖像的清晰度和紋理溝紋比照度反映了圖像的清晰度和紋理溝紋深淺的程度。紋理溝紋越深，其比照度深淺的程度。紋理溝紋越深，其比照度越大，視覺(jué)效果越清晰。越大，視覺(jué)效果越清晰。局部平穩(wěn)性反映了圖像紋理中高頻局部局部平穩(wěn)性反映了圖像紋理中高頻局部與低頻局部的比例。與低頻局部的比例。 熵反映了紋理的復(fù)雜度；熵是圖像所具熵反映了紋理的復(fù)雜度；熵是圖像所具有的信息量的度量，它表示了圖像中紋有的信息量的度量，它表示了圖像中紋理的非均勻程度或復(fù)雜程度。熵越大，理的非均勻程度或復(fù)雜程度。熵越大，

44、圖像紋理中的非均勻程度就越大。圖像紋理中的非均勻程度就越大。相關(guān)是度量空間灰度共生矩陣元素在行相關(guān)是度量空間灰度共生矩陣元素在行或列方向上的相似程度，表征數(shù)據(jù)的波或列方向上的相似程度，表征數(shù)據(jù)的波動(dòng)程度。動(dòng)程度。小波變換介紹小波變換介紹n小波分析是在傅立葉分析的根底上開(kāi)展而來(lái)的，它在時(shí)小波分析是在傅立葉分析的根底上開(kāi)展而來(lái)的，它在時(shí)間域和頻率域同時(shí)具有良好的局部化性質(zhì)。由于它對(duì)高間域和頻率域同時(shí)具有良好的局部化性質(zhì)。由于它對(duì)高頻成分采用逐漸精細(xì)的時(shí)域或空域取樣步長(zhǎng)，從而可以頻成分采用逐漸精細(xì)的時(shí)域或空域取樣步長(zhǎng)，從而可以聚焦到對(duì)象的任意細(xì)節(jié)。其局部化格式隨頻域自動(dòng)變換，聚焦到對(duì)象的任意細(xì)節(jié)。其

45、局部化格式隨頻域自動(dòng)變換，在高頻處取窄的時(shí)間窗，在低頻處取寬的時(shí)間窗，適合在高頻處取窄的時(shí)間窗，在低頻處取寬的時(shí)間窗，適合處理非平穩(wěn)信號(hào)。小波分析的應(yīng)用領(lǐng)域包括：信號(hào)分析、處理非平穩(wěn)信號(hào)。小波分析的應(yīng)用領(lǐng)域包括：信號(hào)分析、圖像處理；分類(lèi)與識(shí)別；音樂(lè)與語(yǔ)言的人工合成；醫(yī)學(xué)圖像處理；分類(lèi)與識(shí)別；音樂(lè)與語(yǔ)言的人工合成；醫(yī)學(xué)成像與診斷等方面。成像與診斷等方面。n例如：信號(hào)的濾波、去噪、壓縮等；圖像壓縮、分類(lèi)、例如：信號(hào)的濾波、去噪、壓縮等；圖像壓縮、分類(lèi)、識(shí)別與診斷；縮短識(shí)別與診斷；縮短B超、超、CT、MRI圖像的成像時(shí)間等。圖像的成像時(shí)間等。小波變換介紹小波變換介紹_續(xù)續(xù)1n例如：用例如：用Syml

46、et小波進(jìn)行骨肉瘤圖像特征分析。小波進(jìn)行骨肉瘤圖像特征分析。n 圖像的小波分解是一種多分辨率、多尺度分解，如以下圖所示。圖像的小波分解是一種多分辨率、多尺度分解，如以下圖所示。n其中其中LL1是一級(jí)分解后的原圖像是一級(jí)分解后的原圖像OI的低頻分量，其他三個(gè)子圖像那的低頻分量，其他三個(gè)子圖像那么代表原圖像的高頻分量，其中么代表原圖像的高頻分量，其中LH1代表原圖像水平方向的細(xì)節(jié)分代表原圖像水平方向的細(xì)節(jié)分量，量，HL1代表原圖像垂直方向的細(xì)節(jié)分量，代表原圖像垂直方向的細(xì)節(jié)分量，HH1那么代表原圖像對(duì)那么代表原圖像對(duì)角線(xiàn)細(xì)節(jié)分量。角線(xiàn)細(xì)節(jié)分量。nLL2、LH2、HL2和和HH2分別是對(duì)分別是對(duì)LL

47、1進(jìn)行一級(jí)分解后得到的子圖像，進(jìn)行一級(jí)分解后得到的子圖像，以此類(lèi)推。由于低頻分量代表了原圖像的近似，所以只對(duì)低頻分量以此類(lèi)推。由于低頻分量代表了原圖像的近似，所以只對(duì)低頻分量進(jìn)行下一級(jí)的分解。進(jìn)行下一級(jí)的分解。小波變換介紹小波變換介紹_續(xù)續(xù)2骨肉瘤脛骨原始圖像1級(jí)haar小波變換后的CR圖像 nCR圖像經(jīng)圖像經(jīng)1級(jí)小波變換前后的圖像比照，證實(shí)了高頻通道表達(dá)圖級(jí)小波變換前后的圖像比照，證實(shí)了高頻通道表達(dá)圖像細(xì)節(jié)、低頻通道表達(dá)原始圖像的近似。像細(xì)節(jié)、低頻通道表達(dá)原始圖像的近似。n紋理特征提取的目的是獲取區(qū)別不同紋理模式的特征向量，二維紋理特征提取的目的是獲取區(qū)別不同紋理模式的特征向量，二維小波分解

48、反映不同方向上的頻率變化，也就反映了圖像的紋理特小波分解反映不同方向上的頻率變化，也就反映了圖像的紋理特征。細(xì)節(jié)子圖像是原始圖像的高頻分量，包含了主要的紋理信息，征。細(xì)節(jié)子圖像是原始圖像的高頻分量，包含了主要的紋理信息，所以可選取四層小波變換所以可選取四層小波變換12個(gè)子通道及個(gè)子通道及LL4子通道共子通道共13個(gè)子通道個(gè)子通道的小波系數(shù)的某些運(yùn)算作為特征值，共的小波系數(shù)的某些運(yùn)算作為特征值，共133=39個(gè)作為特征值。個(gè)作為特征值。 小波變換介紹小波變換介紹_續(xù)續(xù)3n均值均值n n方差方差n n能量能量n 0i0ijLSCji1Cj2)(1LSijLSCCjiV2001ijijLSCjie1

49、按研究對(duì)象按研究對(duì)象11 1灰度圖象灰度圖象2 2二值圖象二值圖象3 3彩色及多光譜圖象彩色及多光譜圖象4 4圖象序列分析圖象序列分析5 5雙目圖象分析雙目圖象分析1按研究對(duì)象按研究對(duì)象21 1灰度圖象灰度圖象2 2二值圖象二值圖象3 3彩色及多光譜圖象彩色及多光譜圖象4 4圖象序列分析圖象序列分析5 5雙目圖象分析雙目圖象分析2按應(yīng)用方式按應(yīng)用方式11圖象壓縮圖象壓縮2圖象增強(qiáng)圖象增強(qiáng)3圖象恢復(fù)圖象恢復(fù)4圖象重建圖象重建5圖象邊緣檢測(cè)與分割圖象邊緣檢測(cè)與分割6圖象測(cè)量與分析圖象測(cè)量與分析7圖象識(shí)別與理解圖象識(shí)別與理解壓縮倍數(shù) ，PSNR 36.51 壓縮倍數(shù) ，2按應(yīng)用方式按應(yīng)用方式21圖象壓縮圖象壓縮2圖象增強(qiáng)主觀(guān)圖象增強(qiáng)主觀(guān)3圖象恢復(fù)客觀(guān)圖象恢復(fù)客觀(guān)4圖象重建圖象重建5圖象邊緣檢測(cè)與分割圖象邊緣檢測(cè)與分割6圖象測(cè)量與分析圖象測(cè)量與分析7圖象識(shí)別與理解圖象識(shí)別與理解2按應(yīng)用方式按應(yīng)用方式31圖象壓縮圖象壓縮2圖象增強(qiáng)主觀(guān)圖象增強(qiáng)主觀(guān)3圖象恢復(fù)客觀(guān)圖象恢復(fù)客觀(guān)4圖象重建圖象重建5圖象邊緣檢測(cè)與分割圖象邊緣檢測(cè)與分割6圖象測(cè)量與分析圖象測(cè)量與分析7圖象識(shí)別與理解圖象識(shí)別與理解2按應(yīng)用方式按應(yīng)用方式4