醫(yī)學(xué)圖像處理教案

1、名師精編 優(yōu)秀教案教 案 首 頁(yè)第1 次課授課時(shí)間2022.2.27 教案完成時(shí)間：2022.2.20 課程名稱醫(yī)學(xué)圖像處理年級(jí)2022 專業(yè)、層次生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)、五年制本科教員姓名盧虹冰專業(yè)技教授授課方式（大、大班學(xué)時(shí)2 術(shù)職務(wù)小班）授課題目（章、節(jié)）基本教材或主要參考書(shū)第一章緒論第一節(jié)醫(yī)學(xué)圖像處理導(dǎo)論其次節(jié)圖像處理系統(tǒng)組成基本教材：醫(yī)學(xué)影像處理與分析,田捷等,電子工業(yè)出版社,2022主要參考書(shū)： 圖像工程（上冊(cè)）圖象處理,章毓晉,清華高校出版社教學(xué)目的與要求：1、明白數(shù)字圖像處理的進(jìn)展歷史及應(yīng)用領(lǐng)域；2、把握采樣、量化、象素、灰度、空間辨論率、灰度辨論率等圖像的基本概念3、把握數(shù)字圖像的

2、多種表示方法；大體內(nèi)容與時(shí)間支配,教學(xué)方法：課程基本情形簡(jiǎn)介 5 分鐘數(shù)字圖像處理的概念及進(jìn)展史 20 分鐘采樣、量化、象素、灰度、辨論率等概念 30 分鐘數(shù)字圖像的表示方法及分類 20 分鐘小結(jié) 5 分鐘教學(xué)方法：用類比法進(jìn)行教學(xué)；一維信號(hào)的采樣與量化、采樣定理等,在信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理已講授；復(fù)習(xí)類比,可加快、加深對(duì)二維圖像采樣與量化、二維采樣定理的懂得；教研室批閱看法：（教學(xué)組長(zhǎng)簽名）年月日（教研室主任簽名）年月日名師精編 優(yōu)秀教案（教案續(xù)頁(yè)）基 本 內(nèi) 容幫助手段和時(shí)間分配本章的教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容如下：1. 連續(xù)圖像離散化為數(shù)字圖像：空間采樣、幅值量化；2. 空間及灰度辨論率：一般圖像的

3、灰度為 256 級(jí)（ 8bit）3. 數(shù)字圖像的表示方法；4. 同生物醫(yī)學(xué)成像有關(guān)的電磁波譜段及應(yīng)用：可見(jiàn)光、紅外線、X 射線、伽馬射線；主要的教學(xué)難點(diǎn)包括：1. 二維采樣定理 2. 數(shù)字圖像的數(shù)學(xué)表示 因此,在本章的教學(xué)中,應(yīng)環(huán)繞上述主要內(nèi)容綻開(kāi),由于本章重點(diǎn)內(nèi) 容特殊是前兩點(diǎn)是后續(xù)課程開(kāi)展的基礎(chǔ),需要強(qiáng)調(diào)；一、課程基本情形 本節(jié)課是整個(gè)課程的第一次課,因此在內(nèi)容開(kāi)頭之前,應(yīng)向同學(xué) 介紹課程的基本情形,包括：課程屬性 ：專業(yè)基礎(chǔ)課,學(xué)時(shí)：70 預(yù)修課程要求 ：信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理、線性代數(shù)、概率統(tǒng)計(jì)、隨機(jī)過(guò)程、程序設(shè)計(jì)課程基本情形及教材介紹 多媒體幻燈演示及實(shí)物 Slides 1-4 5

4、 分鐘課程使用教材 ：田捷等,醫(yī)學(xué)影像處理與分析, 電子工業(yè)出版社,北京, 2022,及主要參考書(shū)；教學(xué)目的和要求教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)安排等以使同學(xué)對(duì)整個(gè)課程情形有個(gè)基本明白；在此基礎(chǔ)上,進(jìn)入課程內(nèi)容的講解；二、數(shù)字圖像處理（DIP）的進(jìn)展及應(yīng)用為了在第一次課使同學(xué)對(duì)課程內(nèi)容產(chǎn)生深厚的愛(ài)好,在教學(xué)中通 20 分鐘過(guò)多種多媒體手段,包括動(dòng)畫(huà)、 視頻等, 向同學(xué)展現(xiàn)第一張數(shù)字圖像,Slides 5-20 第一張?jiān)虑驍?shù)字圖像,以及 DIP 在不同領(lǐng)域的應(yīng)用,特殊是在醫(yī)學(xué)領(lǐng) 美國(guó)可視人、 虛擬腹腔鏡培訓(xùn)系域的應(yīng)用,吸引同學(xué)對(duì)課程的愛(ài)好及關(guān)注；講解及演示內(nèi)容包括：統(tǒng) 、 虛 擬 結(jié) 腸 鏡 、 電 影用One

5、 picture is worth more than ten thousand words （畫(huà)Hollowman 片斷的視頻演示；意能達(dá)萬(wàn)言）引入圖像的重要性；介紹圖像在航空航天、生物醫(yī)學(xué)、 工業(yè)、 軍事公安等領(lǐng)域的應(yīng)用,名師精編 優(yōu)秀教案特殊是在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用；展現(xiàn)圖像處理在可視人、電子解剖、醫(yī)學(xué)培訓(xùn)、外科手術(shù)、臨床診斷中的應(yīng)用；三、數(shù)字圖像的基本概念數(shù)字圖像的基本概念,特殊是采在這一部分中,主要向同學(xué)闡述數(shù)字圖像的基本概念和問(wèn)題,包樣、量化、象素、灰度、辨論率括什么是圖像,什么是數(shù)字圖像？圖像如何數(shù)字化,采樣與量化,象 素及象素間的基本關(guān)系等；1、什么是圖像：等概念引入slides 21

6、-43 30 分鐘此處引入互動(dòng), 請(qǐng)同學(xué)依據(jù)自己 的懂得, 分別回答什么是圖像？如何將圖像數(shù)字化？從而引入 采樣和量化的概念；高級(jí)漢語(yǔ)詞典 : 繪制、攝制或印制的形象; 物體的形象美國(guó)傳統(tǒng)詞典 : Physics: An optically formed duplicate, counterpart, or other representative reproduction of an object, especially an optical reproduction of an object formed by a lens or mirror Computer Science: To t

7、ranslate photographs or other pictures by computer into numbers that can be transmitted to a remote location and then reconverted into pictures by another computer 并舉例說(shuō)明圖像與圖形 graphics、動(dòng)畫(huà) flash 、視頻 video 等的區(qū)分；我們的定義 ：是對(duì)客觀存在 物體 的一種相像性的生動(dòng)仿照或描述 是物體的一種不完全、不精確,但在某種意義上是 適當(dāng) 的表示 由點(diǎn) Dot 或像素 Pixel 組成2、什么是數(shù)字圖像：是

8、圖像的數(shù)字化表示,是一個(gè)被采樣和量化后的二維函數(shù)；簡(jiǎn)潔說(shuō)明離散化的作用,即說(shuō)明為什么進(jìn)入運(yùn)算機(jī)前,要把模擬 圖像信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字圖像信號(hào)；3、采樣和量化：重點(diǎn)闡述采樣和量化對(duì)應(yīng)的對(duì)象不同,采樣對(duì)空間,量化對(duì)幅度,并將一維信號(hào)的概念推廣到二維空間；采樣 Sampling ：數(shù)字化空間坐標(biāo)量化 Quantization ：數(shù)字化圖像幅值此處采納類比法, 比較一維信號(hào) 采樣量化與二維的區(qū)分；名師精編 優(yōu)秀教案此處通過(guò)圖示闡明一維和二維量化的概念；一維量化提問(wèn)、爭(zhēng)論并展現(xiàn)空間辨論率及灰度辨論率低時(shí), 圖像會(huì)顯現(xiàn)什二維量化 么問(wèn)題？如電視中常用的馬賽在此基礎(chǔ)上,介紹圖像辨論率的概念,重點(diǎn)爭(zhēng)論圖像辨論率（包

9、 括灰度和空間）與圖像儲(chǔ)備量的關(guān)系,特殊是辨論率過(guò)低時(shí)可能顯現(xiàn) 的問(wèn)題；進(jìn)一步引入不同成像傳感器（單傳感器、線傳感器、傳感器陣列 等）的成像特點(diǎn),以及要得到二維圖像,所需的運(yùn)動(dòng)軌跡；4、介紹數(shù)字成像系統(tǒng)的基本構(gòu)成四、數(shù)字圖像的表示方法及分類1、數(shù)字圖像的表示方法：重要,反復(fù)闡述,并用板書(shū)幫助克,是降低圖像局部的空間辨論 率產(chǎn)生的成效重點(diǎn)是數(shù)字圖像的數(shù)學(xué)表示方 法,特殊是函數(shù)、 矢量及矩陣表二維函數(shù)表示 : fx,y f3 ifMiT,i,1 2 ,N示法； 雖然幻燈片不多,但對(duì)于矢量表示：fN后續(xù)課程的學(xué)習(xí)至關(guān)重要；同時(shí)Ff1f2f 3強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)在圖像處理中的重要其中：fif 1if2 i性；矩

10、陣表示 : Slides 44-50 名師精編 優(yōu)秀教案20 分鐘其中 M 、N 為正整數(shù)2、數(shù)字圖像的種類及表示介紹常用圖像文件的格式,包括 BMP ,JPEG,TIFF 等,并介紹醫(yī)學(xué)圖像標(biāo)準(zhǔn)格式 DICOM ；進(jìn)一步說(shuō)明常見(jiàn)圖像種類及其表示如下：黑白圖像： 對(duì)應(yīng)的表示為：灰度圖像：彩色圖像從而引出下節(jié)課的主要內(nèi)容：彩色圖像模型；五、小結(jié)此處三類圖像中, 都只給出了矩 陣的表示方法, 授課時(shí)與學(xué)員互 動(dòng),請(qǐng)學(xué)員說(shuō)出每類圖像其他形 式的表示方法；最終對(duì)本次課的內(nèi)容進(jìn)行小結(jié),重申重點(diǎn)及難點(diǎn)內(nèi)容所涉及的概 5 分鐘念及要點(diǎn)；注： 此頁(yè)為教案中的截選部分；名師精編 優(yōu)秀教案（教案末頁(yè)）小結(jié)本次課的主要內(nèi)容：對(duì)數(shù)字圖像處理的進(jìn)展歷史及應(yīng)用,特殊是在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了介紹,對(duì) 數(shù)字圖像處理中的基本概念進(jìn)行了重點(diǎn)說(shuō)明,主要內(nèi)容包括：1、 連續(xù)圖像通過(guò)空間采樣、幅值量化離散化為數(shù)字圖像小結(jié)2、 空間及灰度辨論率與圖像儲(chǔ)備量的關(guān)系3、 數(shù)字圖像的表示方法；由于這些概念和方法后面的內(nèi)容中均要用到,授課時(shí)要多強(qiáng)調(diào)；復(fù)習(xí)摸索題：1.影響數(shù)字圖像質(zhì)量的主