醫(yī)學(xué)影像圖像處理2課件

1、第2章 醫(yī)學(xué)影像圖像數(shù)字化及其運(yùn)算圖像數(shù)字化 圖像數(shù)字化是將一幅畫面轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)能處理的形式數(shù)字圖像的過程。 模擬圖像 數(shù)字圖像 正方形點(diǎn)陣 具體來說，就是把一幅圖畫分割成如圖所示的一個(gè)個(gè)小區(qū)域（像元或像素），并將各小區(qū)域 灰度用整數(shù)來表示，形成一幅數(shù)字圖像。它包括采樣和量化兩個(gè)過程。小區(qū)域的位置和灰度就是像素的屬性。 采樣 將空間上連續(xù)的圖像變換成離散點(diǎn)的操作稱為采樣。采樣間隔和采樣孔徑的大小是兩個(gè)很重要的參數(shù)。 當(dāng)對圖像進(jìn)行實(shí)際的抽樣時(shí)，怎樣選擇各抽樣點(diǎn)的間隔是個(gè)非常重要的問題。關(guān)于這一點(diǎn)，圖像包含何種程度的細(xì)微的濃淡變化，取決于希望忠實(shí)反映圖像的程度。 經(jīng)采樣圖像被分割成空間上離散的像素

2、，但其灰度是連續(xù)的，還不能用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。 將像素灰度轉(zhuǎn)換成離散的整數(shù)值的過程叫量化。一幅數(shù)字圖像中不同灰度值的個(gè)數(shù)稱為灰度級數(shù)，用G表示。 黑白圖像 是指圖像的每個(gè)像素只能是黑或者白，沒有中間的過渡，故又稱為值圖像。2值圖像的像素值為0、1?；叶葓D像描述示例彩色圖像 彩色圖像是指每個(gè)像素的信息由RGB三原色構(gòu)成的圖像，其中RBG是由不同的灰度級來描述的。 一般來說，采樣間隔越大，所得圖像像素?cái)?shù)越少，空間分辨率低，質(zhì)量差，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)像素呈塊狀的國際棋盤效應(yīng)；采樣間隔越小，所得圖像像素?cái)?shù)越多，空間分辨率高，圖像質(zhì)量好，但數(shù)據(jù)量大。對于數(shù)字圖像， 且 1234566432211664663456

3、661466231364661234565456214灰度直方圖一幅圖像對應(yīng)唯一的灰度直方圖，反之不成立。不同的圖像可對應(yīng)相同的直方圖。下圖給出了一個(gè)不同的圖像具有相同直方圖的例子。 一幅圖像分成多個(gè)區(qū)域，多個(gè)區(qū)域的直方圖之和即為原圖像的直方圖。圖像的直方圖H(i) = 區(qū)域的直方圖H1(i) + 區(qū)域的直方圖H2(i)三、直方圖的應(yīng)用1 . 數(shù)字化參數(shù)（判斷量化是否恰當(dāng)） 直方圖給出了一個(gè)簡單可見的指示，用來判斷一幅圖象是否合理的利用了全部被允許的灰度級范圍。一般一幅圖應(yīng)該利用全部或幾乎全部可能的灰度級，否則等于增加了量化間隔。丟失的信息將不能恢復(fù)。(a) 恰當(dāng)量化 (b)未能有效利用動(dòng)態(tài)范

4、圍 (c)超過了動(dòng)態(tài)范圍 . 邊界閾值選取（確定圖像二值化的閾值） 假設(shè)某圖象的灰度直方圖具有 二峰性，則表明這個(gè)圖象的較亮的區(qū)域和較暗的區(qū)域可以較好地分離，以這一點(diǎn)為閾值點(diǎn)，可以得到好的值處理的效果。3.當(dāng)物體部分的灰度值比其它部分灰度值大時(shí)，可利用直方圖統(tǒng)計(jì)圖像中物體的面積。 A= 式中n為圖像像素總數(shù)， vi是圖像灰度級為i的像素出現(xiàn)的頻率。 4. 計(jì)算圖像信息量H（熵） Pi是圖像灰度級為i的像素出現(xiàn)的頻率，圖像的灰度范圍在0，L-1。 彩色圖的灰度直方圖灰度圖的灰度直方圖灰度圖具有二峰性具有二峰性的灰度圖的2值化例：設(shè)圖象有64*64=4096個(gè)象素，有8個(gè)灰度級，灰度分布如表所示。

5、進(jìn)行直方圖均衡化。rkr0=0r1=1/7r2=2/7r3=3/7r4=4/7r5=5/7r6=6/7r7=1 nk 790102385065632924512281p(rk) 0.190.250.210.160.080.060.030.02rkr0=0r1=1/7r2=2/7r3=3/7r4=4/7r5=5/7r6=6/7r7=1 nk 790102385065632924512281p(rk) 0.190.250.210.160.080.060.030.02sk計(jì)算 0.190.440.650.810.890.950.981.00sk舍入 1/73/75/76/76/7111nsk 790

6、1023850985448p(sk) 0.190.250.210.240.11均衡化前后直方圖比較直方圖均衡化均衡化直方圖均衡化 直方圖均衡化實(shí)質(zhì)上是減少圖象的灰度級以換取對比度的加大。在均衡過程中，原來的直方圖上頻數(shù)較小的灰度級被歸入很少幾個(gè)或一個(gè)灰度級內(nèi)，故得不到增強(qiáng)。若這些灰度級所構(gòu)成的圖象細(xì)節(jié)比較重要，則需采用局部區(qū)域直方圖均衡。醫(yī)學(xué)圖像灰度直方圖均衡化平移變換公式y(tǒng)x放大、縮小變換公式使圖像在x軸方向放大(縮小)c倍，在y軸方向上放大(縮小)d倍 由于放大(縮小)算子運(yùn)算不是一一映射，只是簡單的重復(fù)放大，因此將產(chǎn)生所謂的“方塊”效應(yīng)，為改善這種可視效果，需要進(jìn)行插值運(yùn)算 yx旋轉(zhuǎn)變換公式變換公式對圖像繞原點(diǎn)順時(shí)針角旋轉(zhuǎn)變換 x x yyXY令f(x,y)為兩個(gè)變量的函數(shù)，其在單位正方形頂點(diǎn)的值已知，假設(shè)我們希望通過插值得到正方形內(nèi)任意點(diǎn)的f(x,y)的灰度值，則可由雙曲線方程從a到d這四個(gè)系數(shù)需由已知的四個(gè)