医学影像物理学课件：04-数字图像II
合集下载
医学影像物理学课件
US影像的处理方法
US影像的处理主要包括图像增强、滤波、数字化存储和传输 等。通过对US影像进行处理，可以提高图像质量、降低噪声 干扰、突出显示病变等。
03
医学影像的质量与评价
医学影像的质量标准
1 2
空间分辨率
指影像中可分辨的相邻两个物体质点间的最小 距离，是衡量影像质量的重要参数。
对比度分辨率
双盲法评价
采用双盲法进行评价，即评价人员不知道影像的具体信息，只对其质量进行评估。这种方 法可减少评价的主观性和误差。
04
医学影像的安全与防护
医学影像的安全操作规程
操作前必须进行安全检查，确保设备 正常运行，无安全隐患。
操作过程中，必须严格遵守安全操作规程 ，避免因不当操作造成的意外伤害。
操作后应及时清理设备及周围环境 ，确保整洁、卫生。
选用高质量的教材和参考书籍，注重 实用性和科学性，同时加强与实际应 用的结合。
03
教学方法
采用多种教学方法，如课堂讲解、案 例分析、小组讨论等，以激发学生的 学习兴趣和思维能力。
医学影像的培训制度及内容
培训制度
制定医学影像专业人员的培训制度，包括岗前培训、在岗培训和脱产培训等 ，确保从业人员具备必要的专业素质。
03
此外，医学影像物理学还为医学诊断和治疗提供了重要的物理技术支持，如放 射治疗、光子治疗等物理治疗方法。
02
医学影像的生成与处理
X线影像的生成与处理
X线影像的生成原理
X线是一种电磁波，具有穿透性，可以穿过人体组织并被记录下来。X线影像 的生成主要是通过X线管产生的X线投射到人体上，然后通过荧光屏或数字化 探测器将X线转化为可见光图像。
辐射防护措施及安全教育
对辐射源进行严格管理，确保安全存放和使用。
US影像的处理主要包括图像增强、滤波、数字化存储和传输 等。通过对US影像进行处理，可以提高图像质量、降低噪声 干扰、突出显示病变等。
03
医学影像的质量与评价
医学影像的质量标准
1 2
空间分辨率
指影像中可分辨的相邻两个物体质点间的最小 距离，是衡量影像质量的重要参数。
对比度分辨率
双盲法评价
采用双盲法进行评价，即评价人员不知道影像的具体信息，只对其质量进行评估。这种方 法可减少评价的主观性和误差。
04
医学影像的安全与防护
医学影像的安全操作规程
操作前必须进行安全检查，确保设备 正常运行，无安全隐患。
操作过程中，必须严格遵守安全操作规程 ，避免因不当操作造成的意外伤害。
操作后应及时清理设备及周围环境 ，确保整洁、卫生。
选用高质量的教材和参考书籍，注重 实用性和科学性，同时加强与实际应 用的结合。
03
教学方法
采用多种教学方法，如课堂讲解、案 例分析、小组讨论等，以激发学生的 学习兴趣和思维能力。
医学影像的培训制度及内容
培训制度
制定医学影像专业人员的培训制度，包括岗前培训、在岗培训和脱产培训等 ，确保从业人员具备必要的专业素质。
03
此外，医学影像物理学还为医学诊断和治疗提供了重要的物理技术支持，如放 射治疗、光子治疗等物理治疗方法。
02
医学影像的生成与处理
X线影像的生成与处理
X线影像的生成原理
X线是一种电磁波，具有穿透性，可以穿过人体组织并被记录下来。X线影像 的生成主要是通过X线管产生的X线投射到人体上，然后通过荧光屏或数字化 探测器将X线转化为可见光图像。
辐射防护措施及安全教育
对辐射源进行严格管理，确保安全存放和使用。
医学影像学ppt课件ppt课件
钡剂 （ barium） 硫酸钡粉末加水和胶配成，以W/V表示 混悬液：用于食道及胃肠造影或气钡双重 钡胶浆：主要用于支气管造影检查
*
*
*
碘 剂 有机碘制剂： 用途：血管，胆道，胆囊，泌尿造影及CT增强 排泄：经肝或肾，从胆道或泌尿道排出 类型：离 子 型：副作用大，过敏反应多，价格低 非离子型：低渗，低粘度，低毒性，高费用 无机碘制剂：用于气管，输尿管，膀胱造影等 如碘化油、碘化钠等
*
DSA的临床应用
特别适用于心脏大血管检查 了解心内解剖结构异常 观察大血管病变：主动脉夹层、主动脉瘤 主动脉缩窄、主动脉发育异常等 显示冠状动脉、头部及颈部动脉病变
*
*
*
*
2、X线的特性 波长：0.0006~50nm X线诊断常用波长:0.008~0.031nm 与X线成像相关的特性： 穿透性 荧光效应 感光效应 电离效应 (生物效应)
影像诊断学
X线，放射诊断学 超声成像 (Ultrasonography:US) 核素显像：包括 γ闪烁成像 发射体层成像（ Emission Computed Tomography，ECT ) 单光子发射体层成像（SPECT ) 正电子发射体层成像（PET ) CT (Computed Tomography) MRI (Magnetic Resonance Imaging)
与成像相关的特性 穿 透 性：能穿透可见光不能穿透的各种不同密度物体，此为X线成像的基础（吸收与衰减，穿透与管电压，厚度与密度） 荧光效应：能激发荧光物质发出可见光，此为X线透视的基础 摄影效应：能使涂有溴化银的胶片感光并形成潜影，以显定影处理产生黑、白图像。此为X线摄影的基础 电离效应：X线通过任何物质都可产生电离效应，此为X线防护和放射治疗的基础
*
*
*
碘 剂 有机碘制剂： 用途：血管，胆道，胆囊，泌尿造影及CT增强 排泄：经肝或肾，从胆道或泌尿道排出 类型：离 子 型：副作用大，过敏反应多，价格低 非离子型：低渗，低粘度，低毒性，高费用 无机碘制剂：用于气管，输尿管，膀胱造影等 如碘化油、碘化钠等
*
DSA的临床应用
特别适用于心脏大血管检查 了解心内解剖结构异常 观察大血管病变：主动脉夹层、主动脉瘤 主动脉缩窄、主动脉发育异常等 显示冠状动脉、头部及颈部动脉病变
*
*
*
*
2、X线的特性 波长：0.0006~50nm X线诊断常用波长:0.008~0.031nm 与X线成像相关的特性： 穿透性 荧光效应 感光效应 电离效应 (生物效应)
影像诊断学
X线，放射诊断学 超声成像 (Ultrasonography:US) 核素显像：包括 γ闪烁成像 发射体层成像（ Emission Computed Tomography，ECT ) 单光子发射体层成像（SPECT ) 正电子发射体层成像（PET ) CT (Computed Tomography) MRI (Magnetic Resonance Imaging)
与成像相关的特性 穿 透 性：能穿透可见光不能穿透的各种不同密度物体，此为X线成像的基础（吸收与衰减，穿透与管电压，厚度与密度） 荧光效应：能激发荧光物质发出可见光，此为X线透视的基础 摄影效应：能使涂有溴化银的胶片感光并形成潜影，以显定影处理产生黑、白图像。此为X线摄影的基础 电离效应：X线通过任何物质都可产生电离效应，此为X线防护和放射治疗的基础
医学影像物理学课件：03-数字图像I
give to a image to show the information .in which different color level represent different data.
What is gray
Gray Scale pixel values represent a level of grayness or brightness, ranging from completely black to completely white. In an 8-bit Gray Scale image, a pixel with a value of 0 is completely black, and a pixel with a value of 255 is completely white. A value of 127 represents a gray color exactly halfway between black and white (medium-gray), and a pixel value of 64 has a gray color halfway between medium-gray and black.
Since computers store data and understand data in a numerical form, we can say that an image is a numerical representation of a
“picture” – a set of numbers interpreted by the computer which creates a visual representation that is understood by humans.
What is gray
Gray Scale pixel values represent a level of grayness or brightness, ranging from completely black to completely white. In an 8-bit Gray Scale image, a pixel with a value of 0 is completely black, and a pixel with a value of 255 is completely white. A value of 127 represents a gray color exactly halfway between black and white (medium-gray), and a pixel value of 64 has a gray color halfway between medium-gray and black.
Since computers store data and understand data in a numerical form, we can say that an image is a numerical representation of a
“picture” – a set of numbers interpreted by the computer which creates a visual representation that is understood by humans.
医学影像物理学课件
扫描方式与数据采集
旋转扫描
01
X射线源和探测器围绕人体旋转，同时记录每个角度下的投影数
据。
线性扫描
02
X射线源和探测器沿直线移动，同时记录穿过人体组织的X射线
强度。
数据采集
03
采集到的投影数据或强度数据被计算机处理，转换为CT图像。
CT图像的重建方法
反投影法
基于投影数据反推出二维图像的方法。
滤波反投影法
半导体探测器
利用PN结势垒的伏安特性测量X射线能量，具有高灵敏度、低噪声等优点。
X射线成像系统的组成与工作流程
成像系统组成
X射线源、成像平面、探测器阵列、数据 采集与处理系统、显示终端等组成。
VS
工作流程
患者置于成像平面，X射线源发射X射线 并穿透人体部分组织，剩余部分被探测器 阵列接收并转换为电信号，数据采集与处 理系统对信号进行处理并重建图像，最后 在显示终端显示。
医学影像物理学涉及的内容广泛，包括X射线、超声、核磁共振、光成像等医学 影像技术的物理原理和应用。
医学影像物理学的发展历程
医学影像物理学的发展经历了多个阶段，最早可以追溯到19 世纪末的X射线技术，之后相继出现了超声、核磁共振、光成 像等新的医学影像技术。
近年来，随着计算机技术的飞速发展，医学影像物理学在图 像处理、图像重建、定量分析等方面也取得了很大的进展。
05
医学影像物理学的未来发展
新技术应用与趋势
人工智能与机器学习
在医学影像分析中应用广泛，可辅助医生进行病灶检测和诊断。
深度学习
用于图像重建和分割，提高医学影像的质量和准确性。
医学影像存储与传输
随着云计算技术的发展，实现医学影像的云存储和远程传输将成 为趋势。
最新医学影像物理学(第3版绪论教学讲义ppt课件
16
二、医学影像物理学在医学影像学中的作用
(4)超声影像学中的开拓者
埃尔·居里和雅克·居里发现压电效应 压电效应的发现成为超声探头的基础，为超声医学 的建立提供了理论依据
朗之万 医学超声影像的奠基人
绪论
17
二、医学影像物理学在医学影像学中的作用
(5)红外线影像中的开拓者
赫歇尔发现了红外 维恩发现了热辐射定律 刘忠齐开创了热断层成像系统 热断层成像是近十年来世界物理技术领域的重要突破
第一张人体X光片
德国物理学家伦琴
绪论
10
二、医学影像物理学在医学影像学中的作用
(2)磁共振影像中的开拓者
菲利克斯·布洛赫和爱德华·普塞尔第一个核磁共振实验
布洛赫 USA 斯坦福大学
1 9 5 2 年 诺 贝 尔 物 理 学 奖
珀塞尔 USA
坎伯利基哈佛大学
绪论
11
二、医学影像物理学在医学影像学中的作用
绪论
4
绪论
5
绪论
6
绪论
7
一、医学影像物理学的主要内容
3.医学图像质量保证和控制的物理原理
医学图像是对人体内部情况的可视化表达 获得的医学图像应该是人体真实情况的反演 必须准确地反演人体内部的各种信息(解剖、生理、心理) 通过成像设备得到的人体信息夹带了各种噪声和伪影 需要消除或有效控制
绪论
(2)磁共振影像中的开拓者 2003年诺贝尔医学或生理学奖获得者
美国科学家保罗·劳特伯 尔
英国科学家彼德·曼斯菲尔德
绪论
12
二、医学影像物理学在医学影像学中的作用
(2)磁共振影像中的开拓者 1991年诺贝尔化学奖
恩斯特R.R.Ernst 瑞士物理化学家
数字医学影像ppt课件
8 bpp：256色，亦称为“8位色”；
16 bpp：216=65,536色，称为高彩色，亦称为“16位 色”；
24 bpp：224=16,777,216色，称为真彩色，通常的记法 为“1670万色”，亦称为“24位色”；
32 bpp : 224 +28，计算机领域较常见的32位色并不是 表 示 232 种 颜 色 ， 而 是 在 24 位 色 基 础 上 增 加 了 8 位 （28=256级）的灰度（亦称“灰阶”），因此32位色 的色彩总数和24位色是相同的，32位色也称为真彩色；
数字医学影字影像
模拟影像与原子 数字影像与比特 数字化医学影像设备
精选编辑ppt
2
模拟影像与原子
X射线照片是在胶片上形成的影像，其本质是被还原的银 原子沉淀在胶片上形成的影像。不论是胶片、还是纸张， 都是具有尺寸、重量和质量，广义的模拟影像是由原子 构成的，具有物质-原子的共性。
模拟影像通过模数转换（扫描仪、数码相机）为数字 影像后进入计算机。
数据库与数据库管理：数据库的性能直接影响着 PACS的性能。
在线存储：随时可以调用的存储，如硬盘库、光
盘库、磁带库等。直接为临床使用的医学影像必
须是在线存储才能保证临床需要，在线存储的量
和调用速度决定着PA精C选编S辑的ppt使用价值。
精选编辑ppt
14
数字化医学影像设备
超声：利用声波透射不同密度的物质时， 透射率和折射率的不同，通过超声探头发 射超声波后，再接收组织折射回来的超声 波，经过计算机处理形成影像。
核医学（PET、SPECT）：利用检测器接 收到进入人体体内的放射性药物或同位素 释放的、射线或光子，通过计算机处理 形成核医学影像。
疗过程。对影像进行后处理，使病变更容
医学影像物理学ppt课件
表面保护层：聚脂树脂类纤维
PSL物质层：PSL溶于多聚体溶液中 基板：聚脂树脂类纤维胶膜
背面保护层：同表面
• 成像板（IP: Imaging Plate）
–光激励发光物质：（某些物质在一次激发光照射下， 能将一次激发光携带的信息储存起来，当再次受到 激发光照射时，能发出与一次激发光所携带信息相 关的荧光）
医 学 影像物理学
第三章 数字X线放射成像
3.3.5 计算机X射线摄影 Computed Radiography（CR）
3.3.5 Computed Radiography（CR） 计算机X射线摄影
1982日本富士胶片会社研制。
CR 是把X光设备进行数字化英文缩写，在现有X射线 摄影装置的基础上采用专用的影像板（IP板）取代暗盒胶 片进行成像, 把曝光后的影像板进行激光扫描处理，获取 数字化的X光图像。从而将模拟图像转换成数字图像。
优点：
曝光量低，宽容度大，可进行后续处理和存储、 传输，质量和信息量同传统拍片一样。
同传统拍片不同： 影像记录和显示不在同一媒介。
医学成像技术
1. CR特点
• 具体特点：
• 一 是图像清晰，能为临床医生提供高质量的影像资料和诊断 参考，帮助医生准确诊断，正确治疗。
• 二 是成像迅速，大大缩短了病人的就诊时间。以前患者照X 光片，通常是天上午检查，下午取片子和报告，造成患者就 医不便，安装CR系统后，患者X光照相，报告立马可取，方 便快捷。
– He-Ne激光器， = 633nm； – 激光二极管， = 680nm。
• 曝光后的成像板在激光扫描时，PSL受 激光激励释放累积的带电粒子，发出可 见光，这就是光激励发光现象。
• 每个像素发出的可见光强度与该像素受 到的X线照射量成比例。
PSL物质层：PSL溶于多聚体溶液中 基板：聚脂树脂类纤维胶膜
背面保护层：同表面
• 成像板（IP: Imaging Plate）
–光激励发光物质：（某些物质在一次激发光照射下， 能将一次激发光携带的信息储存起来，当再次受到 激发光照射时，能发出与一次激发光所携带信息相 关的荧光）
医 学 影像物理学
第三章 数字X线放射成像
3.3.5 计算机X射线摄影 Computed Radiography（CR）
3.3.5 Computed Radiography（CR） 计算机X射线摄影
1982日本富士胶片会社研制。
CR 是把X光设备进行数字化英文缩写，在现有X射线 摄影装置的基础上采用专用的影像板（IP板）取代暗盒胶 片进行成像, 把曝光后的影像板进行激光扫描处理，获取 数字化的X光图像。从而将模拟图像转换成数字图像。
优点：
曝光量低，宽容度大，可进行后续处理和存储、 传输，质量和信息量同传统拍片一样。
同传统拍片不同： 影像记录和显示不在同一媒介。
医学成像技术
1. CR特点
• 具体特点：
• 一 是图像清晰，能为临床医生提供高质量的影像资料和诊断 参考，帮助医生准确诊断，正确治疗。
• 二 是成像迅速，大大缩短了病人的就诊时间。以前患者照X 光片，通常是天上午检查，下午取片子和报告，造成患者就 医不便，安装CR系统后，患者X光照相，报告立马可取，方 便快捷。
– He-Ne激光器， = 633nm； – 激光二极管， = 680nm。
• 曝光后的成像板在激光扫描时，PSL受 激光激励释放累积的带电粒子，发出可 见光，这就是光激励发光现象。
• 每个像素发出的可见光强度与该像素受 到的X线照射量成比例。
医学影像实用技术 第2章 数字图像技术基础PPT
《医学影像实用技术教程》
3.数单字图击像的此存处储 编辑母版标题样式
〔1〕合并储存；〔2〕图像压缩储存 一般储存单元是字节，而二值图像仅用一位
二进制码来表示即可。采用的方法是将相邻的8 个像素点值合并储存在一个字节中，以每个像素 占用该字节一个位的方式来表示。
优点是节省储存空间，缺点是显示或处理时， 必须先把每个字节展开成8个像素，增加了处理 的计算量。
〔3〕单二值击图此形 处编辑母版标题样式
二值图形是黑白图像的一种特殊情况。每个像 素只有二个灰度值1或0，即每个像素仅用一位二 进制数表示即可。一切文字和工程线条图均可经 数字化后用二值图像的形式来表示，例如医学心 电图中的线条图形就是典型的二值图形。
2021/5/16
2.1 2.2 2.3 2.4132.5
《医学影像实用技术教程》
单击第此2章处编数辑字图母像版技标术题根样底 式
2.1 数字图像 2.2 数字图像处理 2.3 数字图像处理系统 2.4 数字图像处理基本技术 2.5 数字图像的制式转换与压缩
2021/5/16
2.1 2.2 2.3 2.4 22.5
《医学影像实用技术教程》
单击此处2.编1 辑数母字图版像标题样式
单击此处编辑母版标题样式
4. 分辨率与颜色数
像素表达位数与对应的颜色数
分辨率表示图像垂直与水平 方向的像素点的数量。 颜色数是指一幅图像最多能 表达的颜色数目。
位数 1 2 4 8 12 16 24
颜色数 2 4 16 256
4096 65536 16777216
2021/5/16
2.1 2.2 2.3 2.4 62.5
教学目标： 1. 了解模拟图像、数字图像的基本概念及相关
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第n次谐波分量的复数振幅
非周期函数的频谱分析
Non periodic Function
• 将周期函数的周期扩展到无穷，谱线成为连续谱 • 频谱密度函数
lim
F ()
T / 2 f (t )e jnt dt
T T / 2
F() f (t)e jtdt F() R() jI()
傅立叶变换与逆变换
3x3, 5x5 ……
• The values of mask coefficients determine the nature of the process.
空域滤波的图像平滑与锐化
• Image Sharpening（尖锐化）
• Image Smoothing（平滑）
平滑：
锐化：
邻域平均法 选择平均 中值滤波 *多图像滤波
• 用频谱密度函数表示时间函数
f (t) 1 F ( )e jt d
2
正变换与逆变换
2u
F (u) f (t)e j2ut dt
f (t) F (u)e j2ut du
一维傅里叶变换
• 极坐标Polar coordinate形式：
F (u) | F (u) | e j (u) • 幅度谱：
傅立叶变换与频域内的滤波处
• 频域
理
• 频域表示的意义
傅立叶变换（FT）
傅里叶的重要贡献： 1、任意周期函数都可以写成不同频率
的正弦/余弦和的形式——傅里叶级数。 2、任意非周期函数都可以写成正弦/余
弦乘以加权函数的积分——傅里叶变换。 傅里叶使整个工业和学术界空前繁荣。
Flourier 级数展开式: (周期函数 的频谱分析)
| F (u) | [R2 (u) I 2 (u)]1/ 2
• 相位谱：
(u) arctan[ I (u) ]
• 功率谱
R(u)
P(u) | F (u) |2 R2 (u) I 2 (u)
常用函数的 一维傅里叶
变换
单位冲激函数<->F(ω)=1
一维傅立叶变换的性质
• 线性… • 奇偶虚实性 • 频移特性 • 变换对称特性
代数运算 伪彩 边缘检测
Algorithm of Space Filter
Smoothing Filters
E' 1 (A 2B C 2D 4E 2F G 2H J) 16
Contour Filters E' 2 [(A B C) (G H J)]2 [(A D G) (G F J)]2
奇偶虚实性
f (t) F () f *(t) F *() f *(t) F *()
f(t)是实函数 f(t)是实偶函数，X(ω)=0 f(t)是实奇函数，R(ω)=0
f(t)是虚函数
R() R() X () X ()
R() R() X () X ()
|F(ω)|一直是偶函数
频移特性
Sharpen Filter E' 1 (2A B 2C D 6E F 2G H 2J ) 2
Smoothing Filters
Preview window
Filter description
Kernel size
锐化Sharpening
Examples
图像的边缘检测
Edge and Contour Detection
2T
2 T/2
T
a0 T
0
f (t)dt [ T0
dt dt] 0 T /2
2
an T
T 0
f
(t) cosn1dt
2[ T
T /2
0 cosn1dt
T
T /2 cosn1dt] 0
bn
2 T
T 0
f
(t )sin
n1dt
T
T /2 sin n1dt]
f (t) F()
f (t)e j0t F ( 0 )
cos0t
1 2
(e j0t
e j0t )
f
(t)
cos0t
1 2
(F
(
0
)
F
(
0
))
变换对称特性
2
Tn1
[ cos n1t
|T0
/2
cos n1t
|TT
/2]
2
n
[1
cos n
]
=
4 n 奇数
n
0 n 偶数
• 方波图例
Example
f
(t)
4
(sin
1t
1 3
sin
31t
1 5
sin
51t
...)
说明
• 系数a0：直流分量 • a1 cos1t b1 sin 1t 基波分量
• 其余为谐波分量 • 指数的级数展开形式
-2 -2 -2 -2 +9 -2 -2 -2 -2 sharpening filter
• Larger neighborhoods have more flexibility
利用事先定义好的在 （x,y）的邻域的f的 函数值来确定g在 (x,y)的值。
• Masks processing
决定邻域的模板通常 是二维阵列：
f
(t)
1 2
a0
k 0
(ak
cos k0t
bk
sin
k 0t )
1
a0 T
T
2 f ( )d
T 2
k=0,1,2,3…
2
ak
T
T
2 T 2
f
( ) c osk0d
bk
2 T
T
T 2 f ( ) sin k0d 2
Example
• 傅立叶级数展开的示例
f(t)= 1 0 < t < T/2 -1 T/2 < t < T
e j cos( ) j sin( )
• 用于周期信号的分析
• 周期增大，谱线间隔减小
指数傅立叶级数
f
(t)
a0 2
n1
An
c os (n1t
n )
a0 2
1 2
n1
A (e j(n1tn ) n
e ) j(n1tn )
1 2
A e j(n1t n ) n
n
1 2
Ane
n
jn1t
数字图像II
图像平滑与锐化
图像滤波
• 空域滤波 • 频域滤波
空域滤波Spatial
Filters
Examples of filter kernels:
-3 -3 -3
-3 0 +3
0 00
-3 0 +3
+3 +3 +3
-3 0 +3
horizontal
vertical
edge detect
edge detect
物体的边缘是由灰度不连续所反映的。经典的边缘提取方法是考察 图像的每个像素在某个领域内的变化，利用边缘邻近一阶或二阶方向导 数变化规律，用简单的方法检测边缘。这种方法称为边缘检测算子。
• Roberts算子 • Sobel算子 • Prewitt算子 • Krisch算子 • 高斯—拉普拉斯算子
Sobel 边缘检测