《醫(yī)學(xué)圖像處理》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱

《醫(yī)學(xué)圖像處理》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱課程編號(hào)：32071072a課程名稱(chēng)：醫(yī)學(xué)圖像處理適用專(zhuān)業(yè)：醫(yī)學(xué)影像學(xué)課程類(lèi)別：專(zhuān)業(yè)選修課開(kāi)課學(xué)期：7實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：4學(xué)時(shí)學(xué)分：1一、開(kāi)課實(shí)驗(yàn)室軟件與通信工程學(xué)院通信工程實(shí)驗(yàn)室二、課程性質(zhì)與任務(wù)課程性質(zhì)：專(zhuān)業(yè)必修課課程任務(wù)：通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生掌握醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)及其操作與應(yīng)用。三、教學(xué)目的與要求1.通過(guò)課程實(shí)驗(yàn)，掌握醫(yī)學(xué)影像圖像處理的基本原理與方法，并能應(yīng)用相關(guān)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。2.熟悉從醫(yī)學(xué)圖像采集、數(shù)字化到圖像處理輸出結(jié)果的過(guò)程流程，提高綜合運(yùn)用理論和技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的能力，初步理解與掌握醫(yī)學(xué)圖像計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè)與診斷。四、考核形式要求本課程通過(guò)平時(shí)實(shí)驗(yàn)考核和實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成情況來(lái)綜合評(píng)定學(xué)生的實(shí)驗(yàn)完成情況，記入該課程考核的平時(shí)成績(jī)。五、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱(chēng)與學(xué)時(shí)分配序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱(chēng)實(shí)驗(yàn)類(lèi)型實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)每組人數(shù)實(shí)驗(yàn)要求（必做或選做）1基于Matlab的圖像處理初步練習(xí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證230必做六、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的具體內(nèi)容實(shí)驗(yàn)一基于Matlab的圖像處理初步練習(xí)實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅?）掌握在MATLAB中能夠處理哪些格式圖像，掌握在MATLAB中如何讀取圖像；（2）熟悉如何利用MATLAB來(lái)獲取圖像的大小、顏色、高度、寬度等等相關(guān)信息；掌握如何在MATLAB中按照指定要求存儲(chǔ)一幅圖像的方法。（3）了解圖像間如何轉(zhuǎn)化。2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容或原理（1）數(shù)字圖像的表示和類(lèi)別一幅圖像可以被定義為一個(gè)二維函數(shù)f(x,y),其中x和y是空間(平面)坐標(biāo)，f在任何坐標(biāo)處(x,y)處的振幅稱(chēng)為圖像在該點(diǎn)的亮度?；叶仁怯脕?lái)表示黑白圖像亮度的一個(gè)術(shù)語(yǔ)，而彩色圖像是由單個(gè)二維圖像組合形成的。例如，在RGB彩色系統(tǒng)中，一幅彩色圖像是由三幅獨(dú)立的分量圖像(紅、綠、藍(lán))組成的。因此，許多為黑白圖像處理開(kāi)發(fā)的技術(shù)適用于彩色圖像處理，方法是分別處理三副獨(dú)立的分量圖像即可。圖像關(guān)于x和y坐標(biāo)以及振幅連續(xù)。要將這樣的一幅圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式，就要求數(shù)字化坐標(biāo)和振幅。將坐標(biāo)值數(shù)字化成為取樣；將振幅數(shù)字化成為量化。因此，當(dāng)f的x、y分量和振幅都是有限且離散的量時(shí)，稱(chēng)該圖像為數(shù)字圖像。作為MATLAB基本數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)值數(shù)組本身十分適于表達(dá)圖像，矩陣的元素和圖像的像素之間有著十分自然的對(duì)應(yīng)關(guān)系。根據(jù)圖像數(shù)據(jù)矩陣解釋方法的不同，MATLAB把其處理為4類(lèi)：亮度圖像(Intensityimages)，二值圖像(Binaryimages)，索引圖像(Indexedimages)與RGB圖像(RGBimages)。（2）數(shù)據(jù)類(lèi)和圖像類(lèi)型間的轉(zhuǎn)化表1中列出了MATLAB和IPT為表示像素所支持的各種數(shù)據(jù)類(lèi)。表中的前8項(xiàng)稱(chēng)為數(shù)值數(shù)據(jù)類(lèi)，第9項(xiàng)稱(chēng)為字符類(lèi)，最后一項(xiàng)稱(chēng)為邏輯數(shù)據(jù)類(lèi)。工具箱中提供了執(zhí)行必要格式轉(zhuǎn)換的函數(shù)(見(jiàn)表2)，以實(shí)現(xiàn)在圖像類(lèi)和類(lèi)型間進(jìn)行轉(zhuǎn)化。表1MATLAB和IPT支持?jǐn)?shù)據(jù)類(lèi)型名稱(chēng)描述double雙精度浮點(diǎn)數(shù)，范圍為uint8無(wú)符號(hào)8比特整數(shù)，范圍為[0255]uint16無(wú)符號(hào)16比特整數(shù)，范圍為[065536]uint32無(wú)符號(hào)32比特整數(shù)，范圍為[04294967295]int8有符號(hào)8比特整數(shù)，范圍為[-128127]int16有符號(hào)16比特整數(shù)，范圍為[-3276832767]int32有符號(hào)32比特整數(shù)，范圍為[-21474836482147483647]single單精度浮點(diǎn)數(shù)，范圍為char字符logical值為0或1表1格式轉(zhuǎn)換函數(shù)名稱(chēng)將輸入轉(zhuǎn)化為有效的輸入圖像數(shù)據(jù)類(lèi)im2uint8uint8logical,uint8,uint16和doulbeim2uint16uint16logical,uint8,uint16和doulbemat2graydouble,范圍為[01]doubleim2doubledoublelogical,uint8,uint16和doulbeim2bwlogicaluint8,uint16和double（3）編程示例下面給出讀取、壓縮、顯示一幅圖像的程序(%后面的語(yǔ)句屬于標(biāo)記語(yǔ)句，編程時(shí)可不用輸入)I=imread(‘原圖像名.tif’);%讀入原圖像,tif格式whosI%顯示圖像I的基本信息imshow(I)%顯示圖像%這種格式知識(shí)用于jpg格式，壓縮存儲(chǔ)圖像，q是0-100之間的整數(shù)imfinfofilenameimwrite(I,'filename.jpg','quality',q);imwrite(I,'filename.bmp');%以位圖（BMP）的格式存儲(chǔ)圖像%顯示多幅圖像，其中n為圖形窗口的號(hào)數(shù)figure(n),imshow('filename');gg=im2bw('filename');%將圖像轉(zhuǎn)為二值圖像figure,imshow(gg)%顯示二值圖像3、需用的儀器、試劑或材料等(1)PC計(jì)算機(jī)(2)MatLab軟件/語(yǔ)言包括圖像處理工具箱(ImageProcessingToolbox)(3)圖形工作站(4)3D打印機(jī)(5)3D打印耗材(6)實(shí)驗(yàn)所需要的圖片4、實(shí)驗(yàn)步驟或環(huán)節(jié)(1)imread()函數(shù)讀取一幅圖像，假設(shè)其名為flower.tif，存入一個(gè)數(shù)組中；(2)利用whos命令提取該讀入圖像flower.tif的基本信息；(3)利用imshow()函數(shù)來(lái)顯示這幅圖像；(4)利用imfinfo函數(shù)來(lái)獲取圖像文件的壓縮，顏色等等其他的詳細(xì)信息；(5)利用imwrite()函數(shù)來(lái)壓縮這幅圖象，將其保存為一幅壓縮了像素的jpg文件,設(shè)為flower.jpg；語(yǔ)法：imwrite(原圖像，新圖像，‘quality’,q),q取0-100。(6)同樣利用imwrite()函數(shù)將最初讀入的tif圖象另存為一幅bmp圖像，設(shè)為flower.bmp。(7)用imread()讀入圖像：Lenna.jpg和camema.jpg；(8)用imfinfo()獲取圖像Lenna.jpg和camema.jpg的大?。?9)用figure,imshow()分別將Lenna.jpg和camema.jpg顯示出來(lái)，觀察兩幅圖像的質(zhì)量。(10)用im2bw將一幅灰度圖像轉(zhuǎn)化為二值圖像，并且用imshow顯示出來(lái)觀察圖像的特征。(11)將每一步的函數(shù)執(zhí)行語(yǔ)句拷貝下來(lái)，寫(xiě)入實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并且將得到第3、9、10步得到的圖像效果拷貝下來(lái)。5、教學(xué)方式老師講解、示教，學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，老師指導(dǎo)。6、考核要求(1)熟悉在MATLAB中如何讀入圖像、如何獲取圖像文件的相關(guān)信息、如何顯示圖像及保存圖像等，熟悉相關(guān)的處理函數(shù)。(2)明確不同的圖像文件格式，由于其具體的圖像存儲(chǔ)方式不同，所以文件的大小不同，因此當(dāng)對(duì)同一幅圖像來(lái)說(shuō)，有相同的文件大小時(shí)，質(zhì)量不同。7、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求描述實(shí)驗(yàn)的基本步驟，用數(shù)據(jù)和圖片給出各個(gè)步驟中取得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和源代碼，并進(jìn)行必要的討論，必須包括原始圖像及其計(jì)算/處理后的圖像。七、實(shí)驗(yàn)教材及參考