图形图像处理识别技术与医学信息分析-04-医学图形图像处理识别技术与医学信息分析_讲课

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1、作业作业n医学图像处理概述医学图像处理概述n医学图像信号的采集医学图像信号的采集n医学图像的存储管理医学图像的存储管理n数字图像处理根本方法和主要内容数字图像处理根本方法和主要内容一、医学图像处理概述一、医学图像处理概述n1. 图像的概念图像的概念nPicture指与照片相似的用手工描绘的人物或指与照片相似的用手工描绘的人物或景物，其中侧重于手工描绘的一类景物，其中侧重于手工描绘的一类“画。画。nImage指用某一技术手段被再现于二维面上指用某一技术手段被再现于二维面上的图像。的图像。nPattern指图形、图案、曲线。指图形、图案、曲线。n一幅图像可以表达为空间各个坐标点上强度的集一幅图像可

2、以表达为空间各个坐标点上强度的集合。用数学式可表示为：合。用数学式可表示为：),(tzyxfI其中其中,(x,y,z)是空间坐标，是空间坐标， 是波长，是波长，t是时间，是时间，f是图像的强度是图像的强度(反映该像素反映该像素的明暗程度的明暗程度)。这样一个表达式可以代表一幅活动的、彩色的、立体图像。这样一个表达式可以代表一幅活动的、彩色的、立体图像。 (4-1)注意：单色图像与注意：单色图像与 无关，静止图像与无关，静止图像与t无关。无关。概述概述_续续1对于静止的、平面的、单色的图像来说，上式简化为对于静止的、平面的、单色的图像来说，上式简化为I=f(x,y) (4-2)一幅平面图像用二维

3、亮度函数一幅平面图像用二维亮度函数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) 由两个分量组成，一个是景物上的入射光量，另由两个分量组成，一个是景物上的入射光量，另一分量是景物中被物体反射的光量，它们分别被称为照一分量是景物中被物体反射的光量，它们分别被称为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)式表示全吸收情况为式

4、表示全吸收情况为0，全反射情况为，全反射情况为1。这里。这里i(x,y)由光源的性质来确定，而由光源的性质来确定，而r(x,y)那么取决于景物中那么取决于景物中的物体。的物体。i(x,y)的单位用照度来度量，即的单位用照度来度量，即lm/m2或或lx。问：根据式问：根据式(4-1，请你尝试描述，请你尝试描述CT序列片与式子中各自变量的关系。序列片与式子中各自变量的关系。 光是能量光是能量概述概述_续续2n2.医学图像分类医学图像分类n从图像携带信息的种类的角度去分类从图像携带信息的种类的角度去分类n1符号图像信息符号图像信息n一般是用文字、符号、图形等表示的具体的一般是用文字、符号、图形等表示

5、的具体的或抽象的事物。或抽象的事物。n例如文字组成的文章，可以看成是用二值图例如文字组成的文章，可以看成是用二值图像的形式携带着文章的寓意。还有电路图等。像的形式携带着文章的寓意。还有电路图等。图图4-2 电路图片电路图片图图4-1文字图片文字图片概述概述_续续3n2景物信息景物信息n一种给人以主观感觉但不取决于人本身的客观场景一种给人以主观感觉但不取决于人本身的客观场景信息。信息。n例如例如:气象云图给与天气预报的信息，气象云图给与天气预报的信息，概述概述_续续4n3情绪信息情绪信息n一类依赖于受信者的图像信息，它不仅能给人以直一类依赖于受信者的图像信息，它不仅能给人以直观感觉，而且能以其特

6、殊的艺术内容刺激人的感官，观感觉，而且能以其特殊的艺术内容刺激人的感官，使受信者使受信者“触景生情。触景生情。n例如：风景照片。例如：风景照片。概述概述_续续5根据获取医学图像不同的成像技术和医学应用根据获取医学图像不同的成像技术和医学应用的角度划分，有以下分类：的角度划分，有以下分类：1超声扫描图像超声扫描图像二尖瓣粘连二尖瓣粘连 胎儿发育胎儿发育图图4-5 超声成像图超声成像图概述概述_续续6n2核磁共振图像核磁共振图像n3CT图像图像概述概述_续续7n4PET图像图像图图4-8 正电子放射断层成像正电子放射断层成像概述概述_续续8n5X 射线图像和射线图像和DSA数字减影图像数字减影图像

7、图图4-9 X X射线成像射线成像图图4-10 数字减影成像图数字减影成像图概述概述_续续9n6红外图像红外图像n7显微镜图像显微镜图像图图4-11 红外线成像图红外线成像图图图4-12 显微镜下成像图显微镜下成像图概述概述_续续10n3. 医学图像处理与分析的内容医学图像处理与分析的内容n图像处理图像图像处理图像图像图像n利用计算机对图像进行某种运算以改善图像利用计算机对图像进行某种运算以改善图像的视觉效果，为图像分析做准备。的视觉效果，为图像分析做准备。n图像分析图像图像分析图像数据数据n对图像中感兴趣的目标进行透视，以获得客对图像中感兴趣的目标进行透视，以获得客观的信息。观的信息。n1医

8、学图像数据的获取医学图像数据的获取n成像原理及技术成像原理及技术n图像数字化方法计算机采集图像数字化方法计算机采集概述概述_续续112数据预处理技术数据预处理技术医学图像具有的特点：医学图像具有的特点：模糊性和不均匀。模糊性和不均匀。局部体效应。局部体效应。不确定性知识。不确定性知识。图像预处理技术对图像数据进行各种处理，以图像预处理技术对图像数据进行各种处理，以期得到最好的显示效果。期得到最好的显示效果。常用的预处理技术常用的预处理技术滤波、增强、恢复、插值以及缩放、旋转、平滤波、增强、恢复、插值以及缩放、旋转、平移等几何变换技术。移等几何变换技术。图像分割的方法有：基于阈值的图像分割、基图

9、像分割的方法有：基于阈值的图像分割、基于模糊连接度的分割、交互式的分割、基于二于模糊连接度的分割、交互式的分割、基于二元特征的分割、基于活动轮廓或形变模型的分元特征的分割、基于活动轮廓或形变模型的分割等。割等。概述概述_续续123医学图像的配准医学图像的配准医学图像分为两大类：解剖图像和功能图像。医学图像分为两大类：解剖图像和功能图像。解剖图象主要描述人体的生理解剖结构，其来解剖图象主要描述人体的生理解剖结构，其来源包括源包括X射线、射线、CT、MRI及超声等。及超声等。功能图像主要描述人体在不同状态下组织器官功能图像主要描述人体在不同状态下组织器官的功能活动状况，包括的功能活动状况，包括PE

10、T、SPECT、fMRI等。等。要将不同模态的图像提供的信息结合起来，首要将不同模态的图像提供的信息结合起来，首先要使不同图像在空间中排列保持一致，这个先要使不同图像在空间中排列保持一致，这个过程就是图像配准。过程就是图像配准。图像配准的应用图像配准的应用图像引导的神经外科手术图像引导的神经外科手术脑功能区的定位脑功能区的定位脑结构变化的研究。脑结构变化的研究。临床需要将各种成像技术的信息综合临床需要将各种成像技术的信息综合起来，进行定量分析。因此，两幅图起来，进行定量分析。因此，两幅图像的严格对齐图像配准，将两幅像的严格对齐图像配准，将两幅图像中的信息综合到一幅图像中图图像中的信息综合到一幅

11、图像中图像融合就是需要解决的关键问题。像融合就是需要解决的关键问题。概述概述_续续134医学图像的三维可视化技术医学图像的三维可视化技术医学图像的三维可视化就是利用一系列的二维切片图像医学图像的三维可视化就是利用一系列的二维切片图像重建三维图像模型，进行定性定量分析。重建三维图像模型，进行定性定量分析。5虚拟内窥镜虚拟内窥镜利用计算机虚拟现实技术实现内窥镜的探查功能。利用计算机虚拟现实技术实现内窥镜的探查功能。6DICOM标准标准DICOM是医学图像及其相关信息的通讯标准。是医学图像及其相关信息的通讯标准。DICOM标准中详细定义了影像及其相关信息的组成格式和交换标准中详细定义了影像及其相关信