醫(yī)學(xué)圖像處理-緒論 課件

醫(yī)學(xué)圖像處理清華大學(xué)電機(jī)系生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)2001.8.28醫(yī)學(xué)圖像處理清華大學(xué)電機(jī)系生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)1第1章緒論1.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題1.超聲A型M型(B型,D型)彩超超聲CT(1)新一代B超,配以數(shù)字圖像處理(DIP)，性能更佳。（圖像增強(qiáng)，數(shù)字濾波，各種圖像測(cè)量功能）（2）多普勒血流頻譜分析及血流聲譜圖顯示。（該項(xiàng)技術(shù)我專(zhuān)業(yè)于1983年國(guó)內(nèi)首次突破）第1章緒論1.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究2第1章緒論1.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題（3）彩超=B超（黑白圖像）+多普勒血流彩色實(shí)時(shí)成像(4)多普勒血管成像動(dòng)脈粥樣硬化正常血流速度高速血流速度頸動(dòng)脈血管渦流第1章緒論1.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究3第1章緒論1.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題（5）超聲CT（經(jīng)食道，立體扇形掃描）扇形B超心臟步進(jìn)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)及提升機(jī)構(gòu)超聲探頭心電同步第1章緒論1.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究4第1章緒論1.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題（5）超聲CT（立體扇形掃描）超聲探頭電磁立體定位器計(jì)算機(jī)第1章緒論1.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究5第1章緒論1.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題2.X光及X光負(fù)片(1)傳統(tǒng)X光及X光負(fù)片，醫(yī)生肉眼觀察X線管熒光屏(2)影像增強(qiáng)器，暗室操作明室操作，數(shù)字存儲(chǔ)（圖像凍結(jié)）。X線管影像增強(qiáng)器攝象機(jī)監(jiān)視器錄象機(jī)數(shù)字化儀第1章緒論1.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究6第1章緒論1.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題2.X光及X光負(fù)片(5)X光機(jī)向數(shù)字X光機(jī)發(fā)展。(6)雙能量X光機(jī)（骨密度儀），兩種能量的X光圖像經(jīng)計(jì)算機(jī)數(shù)字處理，求出骨密度。(4)X光負(fù)片圖像處理（偽彩色增強(qiáng)）可以發(fā)現(xiàn)肉眼不能發(fā)現(xiàn)的病灶。(3)X光負(fù)片，灰度掃描儀，圖像處理，研究骨質(zhì)疏松程度。第1章緒論1.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究7第1章緒論1.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題3.X光數(shù)字剪影X光機(jī)+造影劑+計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像系統(tǒng)4.X-CT1972年英國(guó)EMI公司發(fā)明第1代X-CT，打開(kāi)了全新的醫(yī)學(xué)圖像處理的領(lǐng)域。1代2代3代4代機(jī)械掃描速度越來(lái)越快電子掃描5代成像速度：10幅/秒陣列處理器第1章緒論1.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究81.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題5.核醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)第1章緒論放射性同位素掃描儀

相機(jī)：偽彩色成像，診斷臟器的機(jī)能正電子CT（PET）單光子CT（SPECT）二/三維成像二維成像生理切片腦RI三維成像C14葡萄糖注射生理切片底片感光顯微光密度計(jì)掃描計(jì)算機(jī)三維圖像重建偽彩色成像精度高1.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題5.核醫(yī)學(xué)成91.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題6.磁共振成像MRI第1章緒論（1）磁體：電磁，永磁，超導(dǎo)場(chǎng)強(qiáng)越大，圖像越清晰（2）成像方法：激勵(lì)方法研究快速算法研究硬件系統(tǒng)改進(jìn)速度：30分10分幾分幾十秒十幾秒幾秒（3）二維成像/三維成像1.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題6.磁共振成101.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題7.紅外熱像儀第1章緒論（1）用于診斷乳腺癌、甲狀腺及淺表腫瘤，分辨率0.01C；（2）安裝在眼底照相機(jī)上，研究眼底血液循環(huán)；（3）人體運(yùn)動(dòng)檢測(cè)，運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練；（4）工業(yè)用途更廣。紅外攝象機(jī)圖像采集卡彩色監(jiān)視器計(jì)算機(jī)1.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題7.紅外熱像111.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題8.顯微電視圖像系統(tǒng)第1章緒論顯微鏡+電視攝象機(jī)+計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)（1）血細(xì)胞分類(lèi)研究（2）染色體分類(lèi)研究（3）癌細(xì)胞識(shí)別研究（4）微循環(huán)研究（5）眼科檢驗(yàn)儀器：眼底照相機(jī)，驗(yàn)光儀1.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題8.顯微電視121.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題9.電子顯微鏡電視圖像系統(tǒng)第1章緒論電子顯微鏡+電視攝象機(jī)+計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)專(zhuān)門(mén)研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)1.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題9.電子顯微131.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題10.內(nèi)窺鏡電視圖像系統(tǒng)第1章緒論內(nèi)窺鏡+電視攝象機(jī)+計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)

電子內(nèi)窺鏡電視圖象系統(tǒng)示意圖計(jì)算機(jī)圖象處理系統(tǒng)照明光源光導(dǎo)纖維導(dǎo)光孔道光導(dǎo)纖維導(dǎo)象孔道CCD攝象機(jī)臟器物鏡彩色監(jiān)視器錄象機(jī)導(dǎo)線1.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題10.內(nèi)窺鏡141.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題11.腦電地形圖儀第1章緒論自發(fā)腦電地形圖（國(guó)內(nèi)已有）誘發(fā)腦電地形圖（國(guó)外已有，國(guó)內(nèi)正在研究）腦電地形三維成像（國(guó)內(nèi)國(guó)外正在研究）12.微波CT，阻抗CT（國(guó)內(nèi)國(guó)外正在研究）13.中醫(yī)舌像分析1.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題11.腦電地151.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題14.PACS系統(tǒng)（PictureAchivingandCommunicationSystem）第1章緒論P(yáng)ACS系統(tǒng)=醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)庫(kù)+Internet15.數(shù)字人體（1）1988年，日本東京慈愚會(huì)醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)工程室男女各一，健康青年人，全身每15mm做一幅MRI圖像，各120幅圖像。a)任意角度斷面像；b)全身及部分立體像，任意角度觀察1.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題14.PAC161.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題第1章緒論（2）1991年，美國(guó)國(guó)家醫(yī)學(xué)圖書(shū)館(NLM)可視化人體項(xiàng)目男女各一，尸體可視化男體：CT：軸向分辨率1mm，共1871幅解剖切片：軸向分辨率1mm，共1871幅可視化女體：CT：軸向分辨率1mm，共1730幅解剖切片：軸向分辨率0.33mm，共5189幅15.數(shù)字人體1.1數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及研究課題第1章17各個(gè)方向上的人體CT掃描圖片軸向側(cè)面正面各個(gè)方向上的人體CT掃描圖片軸向側(cè)面正面18VHP數(shù)據(jù)庫(kù)的女性人體的

斷層解剖圖片原始數(shù)據(jù)： VHP數(shù)據(jù)庫(kù)的女性人體的斷層解剖圖片。一共5189張，切片間隔為0.33mm頭部胸部VHP數(shù)據(jù)庫(kù)的女性人體的

斷層解剖圖片原始數(shù)據(jù)：頭部胸部19由CT圖像分割出的骨骼,并可視化

(立體成像,任意角度旋轉(zhuǎn)顯示)由CT圖像分割出的骨骼,并可視化

(立體成像,任意角度旋轉(zhuǎn)顯20由解剖圖片重建的

全身外表立體圖像由CT圖像重建的

全身骨骼立體圖像由解剖圖片重建的

全身外表立體圖像由CT圖像重建的

全身骨骼211.2數(shù)字圖像處理在其他方面的應(yīng)用第1章緒論（1）氣象云圖，海洋預(yù)報(bào)（2）森林資源，農(nóng)業(yè)收成（3）自然災(zāi)害（旱、澇、蟲(chóng)、火）（4）地質(zhì)探礦1.遙感衛(wèi)星2.軍事應(yīng)用（1）立體地形圖（2）巡航導(dǎo)彈“地形輪廓匹配系統(tǒng)”（3）擬彩色偽裝設(shè)計(jì)1.2數(shù)字圖像處理在其他方面的應(yīng)用第1章緒論（1221.2數(shù)字圖像處理在其他方面的應(yīng)用第1章緒論3.機(jī)器人視覺(jué)4.公安應(yīng)用（1）指紋圖像識(shí)別（破案，保安）（2）視網(wǎng)膜圖像識(shí)別（3）人的面部拼圖1.2數(shù)字圖像處理在其他方面的應(yīng)用第1章緒論3.231.2數(shù)字圖像處理在其他方面的應(yīng)用第1章緒論（1）印刷藝術(shù)：圖樣設(shè)計(jì)，花布設(shè)計(jì)，時(shí)裝設(shè)計(jì)（2）自動(dòng)化檢測(cè)：針劑檢測(cè)，工件檢測(cè)（3）金相分析（4）生物、化學(xué)圖像分析（電鏡）（5）檔案、文物恢復(fù)（6）工業(yè)熱像分析：電機(jī)、變壓器、高架線、集成電路（7）計(jì)算機(jī)卡通片5.其他應(yīng)用1.2數(shù)字圖像處理在其他方面的應(yīng)用第1章緒論（1241.3數(shù)字圖像處理系統(tǒng)第1章緒論1.硬件框圖圖像存儲(chǔ)體輸入設(shè)備輸出設(shè)備主計(jì)算機(jī)陣列處理器1.3數(shù)字圖像處理系統(tǒng)第1章緒論1.硬件框圖圖25第1章緒論1.3數(shù)字圖像處理系統(tǒng)2.輸入設(shè)備（1）攝象機(jī)（2）掃描儀（3）顯微光密度計(jì)（4）磁盤(pán)、光盤(pán)、磁帶機(jī)3.輸出設(shè)備（1）顯示器（2）打印機(jī)，視頻打印機(jī)（3）照相機(jī)，多幅照相機(jī)（4）磁盤(pán)、光盤(pán)、磁帶機(jī)第1章緒論1.3數(shù)字圖像處理系統(tǒng)2.輸入設(shè)備（26第1章緒論1.3數(shù)字圖像處理系統(tǒng)4.圖像存儲(chǔ)體圖像存儲(chǔ)器：5125128bit，1-8個(gè)，存圖像位面存儲(chǔ)器：5125121bit，1-4個(gè)，存圖形和字符5.主計(jì)算機(jī)大型圖像系統(tǒng)——采用小型計(jì)算機(jī)單板圖像系統(tǒng)——采用個(gè)人電腦或單板機(jī)第1章緒論1.3數(shù)字圖像處理系統(tǒng)4.圖像存儲(chǔ)體27第1章緒論1.3數(shù)字圖像處理系統(tǒng)采用個(gè)人電腦的單板圖像系統(tǒng)視頻圖像采集卡輸出流水線處理D/A輸出流水線處理D/ARGB監(jiān)視器A/D攝像機(jī)輸出流水線處理D/A接口PC機(jī)監(jiān)視器幀存儲(chǔ)器幀存儲(chǔ)器幀存儲(chǔ)器A/DA/D偽彩色處理真彩色處理第1章緒論1.3數(shù)字圖像處理系統(tǒng)采用個(gè)人電腦的單28第1章緒論1.3數(shù)字圖像處理系統(tǒng)6.硬件處理器（1）陣列處理器（ArrayProcessor）做成單元式，進(jìn)行FFT、卷積、相關(guān)、數(shù)字濾波等大批量的數(shù)字處理。（2）流水線處理器（PipelineProcessor）放置于數(shù)據(jù)通道上，數(shù)據(jù)一通過(guò)即進(jìn)行了處理，常用于灰度變換、彩色編碼等簡(jiǎn)單處理。第1章緒論1.3數(shù)字圖像處理系統(tǒng)6.硬件處理器29第1章緒論1.4圖像處理要解決的問(wèn)題1.硬件設(shè)備大部分硬件設(shè)備、大型圖像系統(tǒng)都是國(guó)外進(jìn)口的。（1）輸入設(shè)備：光導(dǎo)攝像管攝象機(jī)，CCD攝象機(jī)（2）視頻A/D、D/A（3）圖像存儲(chǔ)器：大規(guī)模高速DRAM（4）圖像存儲(chǔ)設(shè)備：硬盤(pán)、磁帶機(jī)、光盤(pán)機(jī)（5）圖像硬拷貝：視頻打印機(jī)、多幅照相機(jī)（6）陣列處理器：大型圖像系統(tǒng)中、X-CT、MRI第1章緒論1.4圖像處理要解決的問(wèn)題1.硬件設(shè)30第1章緒論1.4圖像處理要解決的問(wèn)題2.數(shù)字圖像處理方法（1）幾何處理：幾何矯正、放大縮小、滾動(dòng)漫游、拼圖動(dòng)畫(huà)等；（2）圖像變換：傅立葉變換、沃爾什變換、離散余弦變換、小波變換等；（