医学图像处理绪论

数字图像处理及其在医学领域的应用主讲教师：计算机教研室王静办公室电话：82802408Email:wan_gjing@163.comwang_jing@办公室地址：生化楼319课程介绍10/6/20232授课内容数字图像处理绪论（一节课）图像增强（两节课）图像复原（一节课）形态学图像处理（一节课）图像分割（一节课）表示和描述（一节课）对象识别（一节课）上课安排6：00-7：30上课7：30-9：00上机教学目的理解图像处理的主要方法掌握matlab图像处理工具在今后的学习工作中能更好的理解所用的图像处理软件或硬件的原理在今后的学习工作中能根据自己的科研或工作需要，编写一些小的图像处理程序课程考核平时作业（60%）平时考勤及课堂表现（15%）期末作业（25%）主要参考书冈萨雷斯数字图像处理(第二版)冈萨雷斯数字图像处理（Matlab版）田捷医学影像处理与分析电子工业出版社罗述谦医学图象处理与分析科学出版社00数字图像处理的概念及应用范畴医学图像处理和分析的意义医学图像处理和分析的内容数字图像处理在医学中的应用常见的医学图像医学图像处理和分析的内容及实例Matlab基础第一讲绪论一幅图像可定义为一个二维函数，这里x和y是空间坐标，而在任何一对空间坐标（x,y）上的幅值f称为该点图像的强度或灰度。当x,y和幅值f为有限的、离散的数值时，称该图像为数字图像数字图像处理的概念数字图像处理是指借用数字计算机处理数字图像。数字图像是由有限的元素组成的，每个元素都有特定的位置和幅值，这些元素称为图像元素或像素数字图像的表示数字图像一般以矩阵形式表示：数字图象

目的：便于计算机处理。离散化：

空间采样：512X512象素Pixel

分辨率Resolution 幅值量化：256级,28级,8bit,

灰度级Greylevel连续图象数字图象离散化分辨率不同的图象比较10/6/202314分辨率640x48010/6/202315分辨率320x24010/6/202316分辨率160x12010/6/202317分辨率80x6010/6/20231810/6/202319从粗到细地观察点击图片播放视频分辨率640x48010/6/202321分辨率320x24010/6/202322分辨率160x12010/6/202323分辨率80x60Thumbnail10/6/20232410/6/20232510/6/202326查视力=检测分辨率？10/6/202327图像数据格式图像在计算中是以图像文件的形式存储的。存储的格式有多种，较常用的有BMP,GIF,JPEG,TIFF,PCX等BMP图像文件的结构分三部分：文件头、位图信息数据块以及图像数据文件头：文件类型、大小和打印信息位图信息数据：图像数据数字图像处理的范畴图像处理图像分析计算机视觉数字图像处理的范畴低级处理：便于处理对图像信息进行改进，比如降低噪声，对比度的增强和图像锐化等。特点：输入图像，输出图像。中级处理涉及分割，及特征提取。输入是图像，输出为图像的特征高级处理涉及在图像分析中被识别物体的总体理解，以及执行与视觉相关的识别函数数字图像处理的应用数字图像处理应用无所不在，几乎不存在于图像处理无关的领域图像处理在医学中的应用医学图像处理和分析是近几年兴起的新兴交叉学科，正方兴未艾。借助图像图像技术的有力手段，医学影像的质量和显示方式得到了极大的改善，从而借助于医学图像处理与分析手段使得诊疗水平大大提高。这不仅可以基于现有的医学影像设备来极大的提高医学临床诊断水平，而且为医学培训、医学研究与教学、计算机辅助临床外科手术等提供数字实现手段，为医学的研究与发展提供坚实的基础，具有不可估量的价值医学图像研究的内容医学图像成像技术（MedicalImaging）医学图像处理和分析（医学图像后处理post-processing）医学图像成像技术（MedicalImaging）主要研究如何将实际人体信息转换为计算机的二进制数据的问题。经过一定的重建算法把这些数据转换成与二维图像像素或三维体数据对应的原始图像数据集医学图像后处理医学图像后处理是指在完成医学影像学检查之后，对所获得的图像进行再加工的过程。

医学图像后处理技术的种类直接处理：完成影像学检查后，应用随机软件直接在影像学设备上进行后处理为直接处理。例如：在CT和MRI机上进行血管成像、三维重建等。脱机应用工作站处理：脱机将所获医学影像学图像传输至工作站、或将胶片经扫描仪数字化后，再进行图像后处理。例如：将多模图像(以CT、MRI、PET和SPECT常见)进行配准和融合。医学图像处理内容图象增强技术图象分割技术图像配准技术图象融合技术图像三维可视化技术对象识别技术医学图像处理临床应用现状和前景目前，临床上医学图像后处理主要以应用随机软件进行直接处理为主，由于计算机技术的进步，各种影像学设备随机安装大量后处理软件，使图像后处理的临床应用越来越广泛。这使图像的显示、其诊断和鉴别诊断能力均不断提高，受到影像学科和其他临床学科医生的欢迎和好评。但是近年来脱机应用工作站进行图像处理有逐渐增多的趋势。以图像融合为例：对同一患者而言，将密度分辨率最高、显示骨质结构和钙化最佳的CT与软组织对比分辨率最高的MRI，或者将显示解剖结构清楚的CT或MRI与显示功能和代谢改变的PET或SPECT图像进行融合，获取一种新型图像，可增加诊断信息，或者使病灶的定位更准确，其形态结构显示得更直观。由于医学影像学设备联网和PACS的建立和临床应用，数字化图像包含大量有用信息，所以，图像后处理的方法有待于进一步开发。例如：计算机辅助诊断(computedaiddeddiagnosis,CAD)技术，利用计算机进行图像的识别和辅助诊断，在乳腺癌和周围型肺癌的诊断上，有肯定的临床应用价值，并且正在向其他疾病的诊断方面扩展。有足够迹象表明：医学图像后处理的新方法和新技术有广阔的发展前景，应该引起我们的关注。

数字图像处理在医学中的应用目前常见的医学影像B超扫描图像、彩色多普勒超声图像、核磁共振图像、CT图像、PET图像、SPECT图像、数字X光机（DX）图像、X射线透视图像、各种电子内窥镜图像，显微镜下病理切片图像等。伦琴开创了人体图像的先河X射线成像基于待成像物体各部分的密度不同，对x射线的吸收不同，透射X射线强度不同，从而在胶片上成像的。X光图片是X射线在通路上物体对射线吸收的积分效果。X光图片不能反映组织或病灶的三维空间位置X射线应用--血管造影术血管造影术是对比增强辐射成像领域中的另一主要应用，这过程用于得到血管图像（血管造影照片）。一个导管（小的柔软中空的管子）插入动脉或静脉，导管穿过血管并被引导到要研究的区域。当导管到达探查部位时，x射线对比介质通过导管注入，这就增强了血管的对比并可以看到任何病变或阻塞CT（X射线断层扫描影像装置）近20年来，由于CT装置、成像软件及扫面技术的不断更新和改进，出现了CT电影，CT血管造影，超高速CT，高分辨率CT，螺旋CT等技术，使得CT技术在临床的许多领域得到应用，提高了诊断的准确性和可信度。CT是当今影像技术中不可缺少的手段伽马射线成像伽马射线成像的主要用途包括核医学和天文观测在核医学中，将放射性同位素注射到病人体内，当同位素衰变时放射出伽马射线，用伽马射线监测器收集放射物产生图像。如图显示了一幅利用伽马射线成像得到的骨骼扫描图像，这种图像用于骨骼病理（例如感染或肿瘤）定位无线电波成像—核磁共振成像把病人放在强磁场中，并使无线电短脉冲通过病人身体，每个脉冲将导致一个有病人组织发射的无线电响应脉冲，这些信号发生的位置和强度由计算机确定，从而产生一个病人的横截面图像MRI可以在任何平面产生图像彩色多普勒超声图像应用案例借助多普勒频移原理，可探测到人体内血流动态。经过伪彩色编码，以不同的颜色标是血流流向，色彩的灰度表示血流速度，色块面积表示流向。通常肝脏病变，例如肝癌或肝硬化，都会在肝脏供血上反映出来。注射造影剂后，血流动态显像还会有更多血流信息供临床诊断应用PET图像该技术主要研究人体内部组织与器官功能的重要手段给病人注射放射同位素，同位素衰变时放射出正电子。当正电子遇上电子时，两者湮没并放射出两束伽马射线。这些射线被检测到后利用断层技术的基本原理创建断层图像。如图是构成三维再现图像序列的一幅样品，图像显示脑部和肺部各有一个肿瘤，很容易看到的小白块成像技术CTMRIPETSPECT优点1.成像速度快2.对骨组织敏感3.空间分辨率较高4.造价相对较低1.软组织成像效果好2.空间分辨率高3.对人体无危害4.扫描角度灵活5.无骨伪影1.对比度较高2.受体成像3.属于化学成像1.对比度较高2.价格较低缺点1.X射线对人体有危害2.对软组织成像较差3.骨的边缘在成像中易产生条状伪影4.成像角度不灵活1.对骨组织成像效果较差2.成像时间较CT长1.价格昂贵，必须配备回旋加速器2.分辨率较差1.分辨率低2.成像速度慢DICOM标准DICOM（Digita