醫學圖像處理第1講緒論1醫學圖像處理

2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1基礎知識:線性代數、概率與統計、信號處理、計算機軟件編程課程性質:專業必修課總學時：56其中理論課40學時，實驗課12學時，習題課4學時考核方式:實驗（包括實驗報告）---------20%作業、考勤------------------10%期末考試（閉卷、筆試）--------70%課程介紹2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1了解醫學圖像處理的基本概念、基礎知識與最新動態；掌握常見的醫學圖像處理算法；初步具有對醫學圖像進行處理的實踐體會和相關的編程能力。課程大綱要求2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1目的掌握數字圖像處理的理論基礎知識，為進一步的研究打下扎實的基礎；了解數字醫學圖像獲取、醫學圖像標準、三維可視化以及數據存儲管理等相關方面的知識；掌握一定的MATLAB圖像處理編程方法方法理論結合上機實際，加強自學與編程能力。本課程的學習目的與方法2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1RafaelC．Gonzalez主編．數字圖像處理（MATLAB版）．北京：電子工業出版社，2005．RafaelC．Gonzalez主編．數字圖像處理（第二版）．北京：電子工業出版社，2007宋余慶主編．數字醫學圖像．北京：清華大學出版社，2008教材與主要參考書2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1教材輔助網站武漢大學數字圖像處理在線精品課程：上海交通大學生物醫學圖像處理精品課程：網絡資源2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1教學基本要求：1.1

DIP（數字圖像處理）的起源；1.2

DIP的概念；1.3

DIP的應用；1.4

DIP的研究范疇；1.5

DIP的系統構成。第一章緒論2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1教學基本要求：1.1

DIP（數字圖像處理）的起源；1.2

DIP的概念；1.3

DIP的應用；1.4

DIP的研究范疇；1.5

DIP的系統構成。第一章緒論2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1古語有云：“百聞不如一見”“一目了然”“耳聽為虛，眼見為實”人類信息的主要傳遞手段

視覺、聽覺、味覺、觸覺…人們從外界獲取的信息70%以上來自于視覺系統DIP的起源－視覺有多重要？2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1對圖像信息的改進對圖像數據進行存儲、傳輸和表示，便于計算機自動處理DIP的起源－兩大應用需求2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論120世紀20年代的報紙業Bartlane電纜圖片傳輸系統：從倫敦到紐約傳送一幅圖片從1周減少到3小時色調質量和分辨率逐漸改善DIP的起源－最早的DIP技術2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論120世紀60年代：航天技術美國JPL（噴氣推進）實驗室處理衛星發射回來的月球表面的照片用到了圖像增強和復原技術60年代末，數字圖象處理形成一個比較完整的理論與技術體系，從而構成了一門獨立的技術DIP的起源－逐漸興起的DIP技術2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論120世紀70年代：遙感圖像和醫學計算機技術的發展和通信手段的發展提供客觀可能。利用遙感圖片，進行地質資源探測，農作物估產，水文氣象監測等X光斷層圖像重構技術，英國G.N.Hounsfield第一臺腦斷層攝像儀應用。CT發明者獲得1979年諾貝爾醫學獎。DIP的起源－迅猛發展的DIP技術2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1教學基本要求：1.1

DIP（數字圖像處理）的起源；1.2

DIP的概念；1.3

DIP的應用；1.4

DIP的研究范疇；1.5

DIP的系統構成。第一章緒論2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1圖像（Image）圖：光的折射或者反射光的分布像：人的視覺系統對圖在大腦中形成的認識或印象可以看作是對物體和場景的一種表現形式，蘊含著豐富的信息；DIP的概念－圖像的概念2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1圖像（Image）可以應用各種觀測系統以不同形式和手段觀測客觀世界而獲得；DIP的概念－圖像的概念2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1圖像（Image）DIP的概念－圖像的概念2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1圖像的抽象定義：二維函數f(x,y)(x,y)：點的空間坐標（實數）f：點(x,y)的幅度（亮度、強度或灰度）有關圖像的英文單詞：Image：一般指用鏡頭等科技手段得到的視覺形象Picture：強調手工描繪的人物或景物畫Drawings：人工繪制的工程圖DIP的概念－圖像的概念2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1數字圖像（DigitalImage）：數字化了的圖像數字化：對x，y和f進行離散化為什么要進行數字化：便于計算機處理數字化的過程：采樣：坐標離散化量化：函數值的離散化DIP的概念－數字圖像的概念2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1二值圖像（黑白圖像）：圖像的每個像素只能是黑或者白，沒有中間的過渡，2值圖像的像素值為0、1。灰度圖像：指每個像素的信息由一個量化的灰度級來描述的圖像，沒有彩色信息。索引圖像：像素值是圖像顏色表的索引地址。彩色圖像：指每個像素的信息由RGB三原色構成的圖像，其中RGB是由不同的灰度級來描述的。DIP的概念－數字圖像的種類2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1二值圖像（黑白圖像）：圖像的每個像素只能是黑或者白，沒有中間的過渡，2值圖像的像素值為0、1。DIP的概念－數字圖像的種類2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1灰度圖像：指每個像素的信息由一個量化的灰度級來描述的圖像。DIP的概念－數字圖像的種類2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1索引圖像：像素值是圖像顏色表的索引地址。DIP的概念－數字圖像的種類2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1彩色圖像：指每個像素的信息由RGB三原色構成的圖像，其中RGB分別由不同的灰度級來描述的。DIP的概念－數字圖像的種類2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1簡單的說就是用計算機處理數字圖像。然而圖像處理的范疇是一個受爭論的話題。廣義上而言，包括所有與圖像相關的處理，分為三個層次（三者間沒有截然分開的界限）：低級處理：增強、復原、編碼、壓縮中級處理：檢測、分割、分類、識別高級處理：建模、解釋、推理DIP的概念－數字圖像處理的概念2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1DIP的概念－數字圖像處理的概念2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1教學基本要求：1.1

DIP（數字圖像處理）的起源；1.2

DIP的概念；1.3

DIP的應用；1.4

DIP的研究范疇；1.5

DIP的系統構成。第一章緒論2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1人眼所看到的圖像限于電磁波譜中的可見光部分。DIP可以覆蓋整個電磁波譜成的像、電子顯微鏡圖像和超聲波成像等，大大超過人的視覺能力范圍，擴大了DIP的應用領域。將光譜波段根據光子能量進行分組，可得到如下圖所示的從伽馬射線（最高能量）到無線電波（最低能量）的光譜。DIP的應用－根據圖像源分類2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1核醫學（PET）天文觀測DIP的應用－伽馬射線成像2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1醫學診斷（CT）DIP的應用－X射線成像2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1醫學診斷（CT）DIP的應用－X射線成像2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1廣泛用于工業檢測DIP的應用－X射線成像2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1熒光顯微鏡DIP的應用－紫外波段成像2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1遙感成像DIP的應用－可見光及紅外波段成像2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1光學顯微鏡成像DIP的應用－可見光及紅外波段成像2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1光學顯微鏡成像DIP的應用－可見光及紅外波段成像2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1法律實施（指紋識別、車牌自動識別）天氣觀測與預報DIP的應用－可見光及紅外波段成像2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1人機交互：面部與手勢識別DIP的應用－可見光及紅外波段成像2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1工業檢測：公路路面破損圖像識別網裂龜裂DIP的應用－可見光及紅外波段成像2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1雷達DIP的應用－微波波段成像2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1MRI成像DIP的應用－無線電波成像2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1聲波成像電子顯微鏡DIP的應用－其它成像模式2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1教學基本要求：1.1

DIP（數字圖像處理）的起源；1.2

DIP的概念；1.3

DIP的應用；1.4

DIP的研究范疇；1.5

DIP的系統構成。第一章緒論2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1數字圖像的增強DIP的研究范疇（課程主要內容）2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1數字圖像的增強DIP的研究范疇（課程主要內容）2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1圖像復原DIP的研究范疇（課程主要內容）2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1圖像復原DIP的研究范疇（課程主要內容）2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1圖像復原DIP的研究范疇（課程主要內容）2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1圖像分割DIP的研究范疇（課程主要內容）2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1數字圖像的獲取彩色圖像的處理圖像壓縮DIP的研究范疇（課程主要內容）2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1教學基本要求：1.1

DIP（數字圖像處理）的起源；1.2

DIP的概念；1.3

DIP的應用；1.4

DIP的研究范疇；1.5

DIP的系統構成。第一章緒論2025/6/1醫學圖像處理第1講緒論1數字圖像處理硬件系統由圖像數字化設備、圖像處理計算機和圖像輸出設備組成。DIP的系統構成－硬件2025/6/1醫學圖像處理第