医学图像处理与分析-第一章课件.ppt

1、第一章第一章 数字图像及其分析系统数字图像及其分析系统 上海交通大学医学院上海交通大学医学院生物信息学中心生物信息学中心龚著琳龚著琳第一章第一章 数字图像及其分析系统数字图像及其分析系统 一、数字图像的形成及表现形式数字图像的形成及表现形式二、图像处理及分析系统的构成图像处理及分析系统的构成第一章 数字图像及其分析系统 一、数字图像的形成及表现形式一、数字图像的形成及表现形式1.模拟图像和数字图像模拟图像和数字图像2.数字图像的形成及表现形式数字图像的形成及表现形式3.图像的质量图像的质量1.模拟图像&数字图像1.模拟图像&数字图像2.数字图像的形成采样和量化：空间量化采样和量化：空间量化+明

2、暗量化明暗量化空间坐标的离散化采样v 采样点：采样点：v 采样点：采样点：采样率对数字图像质量的影响 256*256256色128*128256色64*64256色32*32256色量化(灰度级别)对数字图像质量的影响 128*128256色128*12864色128*12832色128*12816色数字图像的表达),(tzyxfI),(tzyxfI),(zyxfI),(yxfI v单色单色v静止静止v二维二维数字图像的表达),(yxfI 二值图像二值图像 非二值图像（灰度、彩色等）非二值图像（灰度、彩色等）三基色图像的显示方式屏幕显示用坐标屏幕显示用坐标图像计算用坐标图像计算用坐标v 空间分

3、辨率细节空间分辨率细节n 指标：指标：dpi，ppi，pixels/mm 400 dpi/ppi，好（，好（16 pixels/mm）300 dpi/ppi，中（，中（12 pixels/mm）200 dpi/ppi，差（，差（8 pixels/mm）n 实例实例nX胶片和图片胶片和图片n相机相机n医学图像医学图像3.图像的质量v 灰度分辨率明暗灰度分辨率明暗bit8 bit：28256 个灰度级别个灰度级别3.图像的质量v 噪声噪声v 对比度（对比度（contrast）v 对比度对比度-噪声比：越大越好噪声比：越大越好NICNR对比度和噪声对比度和噪声 图图1.9 对比度和噪声对空间分辨率的

4、影响对比度和噪声对空间分辨率的影响对比度和背景对比度和背景 对比度和背景 常用医学图像的尺寸及比特数 像素的空间位置关系 8-邻域邻域 4-邻域邻域v邻域邻域像素的空间位置关系v 像素间距离像素间距离v 欧几里得（欧几里得（Euclidian）距离）距离DE：v D4距离，也称街区（距离，也称街区（city-block）距离：）距离：v D8距离，也称棋盘（距离，也称棋盘（chessboard）距离：）距离：22)()(vyuxDEvyuxD4vyuxD,max8第一章 数字图像及其分析系统 v数字图像的形成及表现形式数字图像的形成及表现形式n 模拟图像和数字图像模拟图像和数字图像n 数字图像

5、的形成及表现形式数字图像的形成及表现形式n 图像的质量图像的质量v图像处理及分析系统的构成图像处理及分析系统的构成1.图像处理及分析系统的硬件图像处理及分析系统的硬件2.图像处理及分析系统的软件图像处理及分析系统的软件3.图像文件图像文件4.图像处理及分析系统的工作流程图像处理及分析系统的工作流程1.图像处理系统的硬件结构n CCD图像传感器图像传感器图像传输通信图像存储图像处理图像输出A/D转换光-电转换光学系统图像输入图像输入设备n CCD：图像传感器：图像传感器图像处理系统（固化/查找表）查找表2.图像处理软件v 图像的输入输出控制图像的输入输出控制v 图像的通信与存储图像的通信与存储n

6、 图像归档及通信系统（图像归档及通信系统（picture archiving and communication system，PACS）n 图像数据库图像数据库v 图像处理软件图像处理软件n 专用软件：专用软件：n 通用软件：通用软件：IDL、MATLAB、AnalyzeAVW等等医学图像处理软件-Analyze可处理图像文件类型多幅比较显示代数运算直方图处理三维显示（一）三维显示（二）三维显示（三）三维显示（四）三维显示（五）图像处理模板及参数选择图像分割（区域增长）图像感兴趣区域表述图像配准图像融合傅里叶变换参数计算伪彩色处理3.图像文件格式及医学图像：及医学图像：DICOM 格式格式格

7、式不同，其对图像数据的压缩编码方式不同。格式不同，其对图像数据的压缩编码方式不同。图像文件格式128*128BMP49KB128*128GIF8KB128*128JPEG5KB128*128TIFF26KBBMP文件格式 BMP位图：一种非压缩图像格式位图：一种非压缩图像格式 文件结构分三部分：文件头、位图信息头文件结构分三部分：文件头、位图信息头和图像数据和图像数据GIF文件格式JPEG文件格式l 静止图像压缩静止图像压缩l 采用有损编码方式采用有损编码方式TIFF文件格式DICOMDigital Imaging and Communications in MedicineACR 和和NEM

8、A于于1982年联合推出的标准：年联合推出的标准：（美国放射学会和美国国立电器制造学会）（美国放射学会和美国国立电器制造学会）推广数字图象信息的通讯，不分设备厂商；推广数字图象信息的通讯，不分设备厂商；促进促进PACS的发展和扩展；的发展和扩展；允许诊断信息数据的产生。允许诊断信息数据的产生。DICOMDICOM3.0由下面九个部分组成：由下面九个部分组成：一、介绍和概述一、介绍和概述二、遵从性二、遵从性三、信息对象定义三、信息对象定义四、服务类规范四、服务类规范五、数据结构和语义学五、数据结构和语义学六、数据字典六、数据字典七、消息交换七、消息交换八、消息交换的网络通讯支持八、消息交换的网络

9、通讯支持九、消息交换的点对点通讯支持九、消息交换的点对点通讯支持DICOM 的内容层次v Patient(病人病人)v Study(检验检验)v Series(系列系列)v Image(图像图像)每一层叫一个每一层叫一个 Information Entity,或或 IE（从（从 relational database schema 设计引用而来）。设计引用而来）。每一层又细分成每一层又细分成 Module。每个。每个 Module 里面的最小单元叫做一个里面的最小单元叫做一个 attribute 或或 element。DICOM示例DICOM4.图像处理及分析的工作流程 第一章 小结 v数字图像基本概念数字图像基本概念n 模拟图像和数字图像模拟图像和数字图像n 数字图像的形成及表现形式数字图像的形成及表现形式n 图像的质量图像的质量v图像处理系统图像处理系统n 硬件结构硬件结构n 软件结构软件结构n 图像文件图像文件n 工作任务工作任务