1、大家好大家好1数字图像处理234伦琴因发现X射线获得首届诺贝尔物理学奖。5HounsfieldHounsfield和和CormackCormack因发明因发明CTCT获得获得19791979年诺贝尔医学和生理学奖。年诺贝尔医学和生理学奖。6 BlochBloch和和PurcellPurcell因发现因发现NMRNMR现象获得现象获得19521952年诺贝尔物理学奖。年诺贝尔物理学奖。7发明发明MRIMRI中中FourierFourier重建方法的重建方法的ErnstErnst获得获得19911991年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学奖。8LauterburLauterbur和和MansfieldMa
2、nsfield因发明因发明MRIMRI方法方法获得获得20032003年诺贝尔医学和生理学奖年诺贝尔医学和生理学奖。9第一章第一章 绪绪 论论一、研究背景：一、研究背景：地球数字化带来的任务，一方面要求处地球数字化带来的任务，一方面要求处理对象的数字化，一方面要求处理时的直理对象的数字化，一方面要求处理时的直观性。因此给我们带来了许多的研究课题观性。因此给我们带来了许多的研究课题和研究方向。和研究方向。10二、数字图像处理的概念二、数字图像处理的概念1.什么是图像“图图”是物体投射或反射光的分布，是物体投射或反射光的分布，“像像”是人的是人的视觉系统对图的接受在大脑中形成的印象或反映。视觉系统
3、对图的接受在大脑中形成的印象或反映。是是客观客观和和主观主观的结合。的结合。1 模拟图像11n2 数字图像12n数字图像数字图像是指由被称作象素的小块区域组成的二维矩阵。将是指由被称作象素的小块区域组成的二维矩阵。将 物理图象行列划分后，每个小块区域称为物理图象行列划分后，每个小块区域称为像素像素（pixelpixel）。每个像素包括两个属性：位置和灰度。每个像素包括两个属性：位置和灰度。n对于单色即对于单色即灰度图像灰度图像而言，每个象素的亮度用一个数值来表示，而言，每个象素的亮度用一个数值来表示，通常数值范围在通常数值范围在0 0到到255255之间，即可用一个字节来表示，之间，即可用一个
4、字节来表示，0 0表示黑、表示黑、255255表示白，而其它表示灰度级别。表示白，而其它表示灰度级别。物理图象及对应物理图象及对应 的数字图象的数字图象13物理图像19643灰度像素数字图像采样列采样行图片像素行间隔采样列间隔灰阶黑灰白012825514n灰度级灰度级灰度图像灰度图像(128x128)及其对应的数值矩阵及其对应的数值矩阵125,153,158,157,127,70,103,120,129,144,144,150,150,147,150,160,165,160,164,165,167,175,175,166,133,60,133,154,158,100,116,120,97,74
5、,54,74,118,146,148,150,145,157,164,157,158,162,165,171,155,115,88,49,155,163,95,112,123,101,137,108,81,71,63,81,137,142,146,152,159,161,159,154,138,81,78,84,114,95,167,69,85,59,65,43,85,34,69,78,104,101,117,132,134,149,160,165,158,143,114,99,57,45,51,57,（仅列出一部分（仅列出一部分(26x31)）15n彩色图象彩色图象可以用可以用红红、绿绿、蓝
6、蓝三元组的二维矩阵来表示。三元组的二维矩阵来表示。通常，三元组的每个数值也是在通常，三元组的每个数值也是在0到到255之间，之间，0表表示相应的基色在该象素中没有，而示相应的基色在该象素中没有，而255则代表相应的则代表相应的基色在该象素中取得最大值，这种情况下每个象素可基色在该象素中取得最大值，这种情况下每个象素可用三个字节来表示。用三个字节来表示。彩色图象彩色图象(128x128)及其对应的数值矩阵（仅列出一部分及其对应的数值矩阵（仅列出一部分(25x31)）(207,137,130)(220,179,163)(215,169,161)(210,179,172)(210,179,172)(
7、207,154,146)(217,124,121)(226,144,133)(226,144,133)(224,137,124)(227,151,136)(227,151,136)(226,159,142)(227,151,136)(230,170,154)(231,178,163)(231,178,163)(231,178,163)(236,187,171)(236,187,171)(239,195,176)(239,195,176)(240,205,187)(239,195,176)(231,138,123)(217,124,121)(215,169,161)(216,179,170)(2
8、16,179,170)(207,137,120)(159,51,71)(189,89,101)(216,111,110)(217,124,121)(227,151,136)(227,151,136)(226,159,142)(226,159,142)(237,159,135)(237,159,135)(231,178,163)(236,187,171)(231,178,163)(236,187,171)(236,187,171)(236,187,171)(239,195,176)(239,195,176)(236,187,171)(227,133,118)(213,142,135)(216,1
9、79,170)(221,184,170)(190,89,89)(204,109,113)(204,115,118)(189,85,97)(159,60,78)(136,38,65)(160,56,75)(204109113)(227151136)(226159142)(237159135)(227151136)16n2.什么是数字图像处理什么是数字图像处理数字图像处理数字图像处理就是利用计算就是利用计算机系统对数字机系统对数字图像进行各种图像进行各种目的的处理目的的处理17 三、数字图像的表示方法三、数字图像的表示方法yx对连续图像对连续图像f（x，y）进行数字化）进行数字化空间上，图像抽样空
10、间上，图像抽样幅度上，灰度级量化幅度上，灰度级量化x x方向，抽样方向，抽样M M行行y y方向，每行抽样方向，每行抽样N N点点整个图像共抽样整个图像共抽样M MN N个像素个像素点点一般取一般取M=N=2M=N=2n n=64=64，128128，256256，512512，10241024，2048204818 三、数字图像的表示方法三、数字图像的表示方法n数字图像常用矩阵来表示数字图像常用矩阵来表示：NNNNfNfNfNfffNfffyxf)1,1()1,1()0,1()1,1()1,1()0,1()1,0()1,0()0,0(),(x=0,1,N-1y=0,1,N-1f(i,j)=0
11、255，（灰度级为256，设灰度量化为8bit）19 数字图像处理的三个层次数字图像处理的三个层次n 从计算机处理的角度可以由高到低从计算机处理的角度可以由高到低将数字图像分为三个层次。这三个层将数字图像分为三个层次。这三个层次覆盖了图像处理的所有应用领域次覆盖了图像处理的所有应用领域20 图像工程的示意图图像工程的示意图图像理解符号目标像素高层中层低层高低抽象程度数据量操作对象小大语义图像分析图像处理21 数字图像处理的三个层次数字图像处理的三个层次n1.图像处理：图像处理：对图像进行各种加工，以改善图像的视对图像进行各种加工，以改善图像的视觉效果；强调图觉效果；强调图 像之间进行的变换；像
12、之间进行的变换；图像处理是一个从图像处理是一个从图像到图像图像到图像的过程。的过程。22n2.图像分析：图像分析：对图像中感兴趣的目标对图像中感兴趣的目标进行提取和分割，获得目标的客观信进行提取和分割，获得目标的客观信息（特点或性质），建立对图像的描息（特点或性质），建立对图像的描述；述；n以观察者为中心研究客观世界；以观察者为中心研究客观世界；n图像分析是一个从图像分析是一个从图像到数据图像到数据的过的过程程。23n3.图像理解：图像理解：研究图像中各目标的性研究图像中各目标的性质和它们之间的相互质和它们之间的相互联系；得出对联系；得出对图像内容含义图像内容含义的理解及原来客观场的理解及原来
13、客观场 景的解释；景的解释；n以客观世界为中心，借助知识、经以客观世界为中心，借助知识、经验来推理、认识客观世界，属于高验来推理、认识客观世界，属于高层操作（符号运算）。层操作（符号运算）。24n可见，图像处理、图像分析和图像理解是处在三可见，图像处理、图像分析和图像理解是处在三个抽象程度和数据量各有特点的不同层次上。图个抽象程度和数据量各有特点的不同层次上。图像处理是比较低层的操作，像处理是比较低层的操作，它主要在图像像素级它主要在图像像素级上进行处理，上进行处理，处理的数据量非常大。图像分析则处理的数据量非常大。图像分析则进入了中层，分割和特征提取把原来以像素描述进入了中层，分割和特征提取
14、把原来以像素描述的图像转变成比较简洁的非图像形式的描述。图的图像转变成比较简洁的非图像形式的描述。图像理解主要是高层操作，像理解主要是高层操作，基本上是对从描述抽象基本上是对从描述抽象出来的符号进行运算，其处理过程和方法与人类出来的符号进行运算，其处理过程和方法与人类的思维推理有许多类似之处。的思维推理有许多类似之处。根据本课程的任务和目标，本书重点放在图根据本课程的任务和目标，本书重点放在图像处理上，并学习图像分析的基本理论和方法。像处理上，并学习图像分析的基本理论和方法。25 图像工程与相关学科的联系和区别图像工程与相关学科的联系和区别n图像工程是一门交叉学科图像工程是一门交叉学科n研究方
15、法上，与数学、物理学（光学）、研究方法上，与数学、物理学（光学）、生理学、心理学、电子学、计算机科学生理学、心理学、电子学、计算机科学相互借鉴；相互借鉴；n研究范围上，与计算机图形学、模式识研究范围上，与计算机图形学、模式识别、计算机视觉相互交叉。别、计算机视觉相互交叉。26图像工程与相关学科的联系和区别图像工程与相关学科的联系和区别图 像（转 换）图 像 理 解图 像 分 析计算机视觉模式识别计 算 机 图 形 学客观世界图 像 理 解图 像 处 理人图 像符 号数 据新理论新概念新工具27 四、数字图像处理的起源四、数字图像处理的起源 n上世纪上世纪20年代，纽约伦敦海底电缆传输数字化的年
16、代，纽约伦敦海底电缆传输数字化的新闻图片。传递时间从一个多星期减少到新闻图片。传递时间从一个多星期减少到3个小时个小时历史历史1921年电报打印机采用年电报打印机采用特殊字符在编码纸带打印。特殊字符在编码纸带打印。输出设备从通用在到专用输出设备从通用在到专用1922年两次穿越大西洋，年两次穿越大西洋，穿孔纸得到图像检测误差。穿孔纸得到图像检测误差。图像通信系统信源编码和图像通信系统信源编码和信道编码信道编码1929年从伦敦到纽约年从伦敦到纽约15级色调级色调通过电缆传递照片。从早期通过电缆传递照片。从早期5个灰度到个灰度到15灰度。现在的网络、移动通信再次历经灰度。现在的网络、移动通信再次历经
17、这个过程。这个过程。28 四、数字图像处理的起源四、数字图像处理的起源 数字图像处理的历史与数字计算机的发展密切数字图像处理的历史与数字计算机的发展密切相关，它必须依靠数字计算机及数据存储、显示相关，它必须依靠数字计算机及数据存储、显示和传输等相关技术的发展和传输等相关技术的发展。五十年代中期在太空计划的推动五十年代中期在太空计划的推动下开始这项技术的研究。重要标下开始这项技术的研究。重要标志是志是1964年美国喷气推进实验室年美国喷气推进实验室（JPL）正式使用数字计算机对）正式使用数字计算机对“徘徊者徘徊者7号号”太空船送回的四千多太空船送回的四千多张月球照片进行了处理。张月球照片进行了处
18、理。29 四、数字图像处理的起源四、数字图像处理的起源n进行太空应用的同时，数字图像处理技术在进行太空应用的同时，数字图像处理技术在20世世纪纪60年代末和年代末和70年代初开始用于医学图像、地球年代初开始用于医学图像、地球遥感监测和天文学等领域。遥感监测和天文学等领域。n1895年伦琴发现年伦琴发现X射线，获射线，获1901年诺贝尔物理年诺贝尔物理学奖。学奖。n1975年年Godfrey N.Hounsfield和和Allan M.Cormack发明了计算机断层技术（发明了计算机断层技术（CT），获），获1979年诺贝尔医学奖。年诺贝尔医学奖。n在今天引领这图像处理某些最活跃的应用领域。在今
19、天引领这图像处理某些最活跃的应用领域。30 五、数字图像处理的应用实例五、数字图像处理的应用实例n数字图像处理的应用领域多种多样。最主要数字图像处理的应用领域多种多样。最主要的图像源是电磁能谱，其他主要的能源包括的图像源是电磁能谱，其他主要的能源包括声波、超声波和电子（用于电子显微镜）。声波、超声波和电子（用于电子显微镜）。现状现状31n1.5.1 伽马射线成像伽马射线成像伽马射线成像的主要用途伽马射线成像的主要用途包括医学和天文观测。包括医学和天文观测。321.5.2 X射线成像 X X射线在医学诊射线在医学诊 断上的应用断上的应用（a）X光片光片（b）血管照相术）血管照相术（c）头部）头部
20、CAT切片图像切片图像X射线是最早用于成像的电射线是最早用于成像的电磁辐射源之一磁辐射源之一33 1.5.2 X射线成像 X X射线在工业和射线在工业和天文学上的应用天文学上的应用（a）电路板）电路板（b）天鹅座星环）天鹅座星环34 1.5.3 紫外波段成像紫外波段成像n紫外光的应用多种多样。平板印刷技术平板印刷技术工业检测工业检测显微镜方法显微镜方法激光激光生物图像生物图像天文观测天文观测普通谷物普通谷物被被“真菌真菌”感染的谷物感染的谷物天鹅星座环天鹅星座环35 1.5.4 可见光及红外波段成像可见光及红外波段成像 这一波段的应用最为广泛 电视和多媒体电视和多媒体 光显微镜光显微镜涉及的范
21、围从药物涉及的范围从药物到材料特性的检测到材料特性的检测（a）紫杉酚）紫杉酚 （b）胆固醇）胆固醇 （c）微处理器）微处理器 （d）镍氢化物薄片）镍氢化物薄片（e）音频）音频CD的表面（的表面（f）有机超导）有机超导36 1.5.4 可见光及红外波段成像可见光及红外波段成像遥感美国华盛顿区域的卫星遥感图像371.5.4 可见光及红外波段成像可见光及红外波段成像 天文天文天气观测与预报是卫星多天气观测与预报是卫星多光谱图像的主要应用领域光谱图像的主要应用领域38 1.5.4 可见光及红外波段成像可见光及红外波段成像n工业检测工业检测可见光谱中主要成像领可见光谱中主要成像领域是生产产品的自动视觉检
22、测域是生产产品的自动视觉检测39 1.5.4 可见光及红外波段成像可见光及红外波段成像拇指指纹拇指指纹图像识别图像识别指纹识别、人脸识别指纹识别、人脸识别车牌号码的识别车牌号码的识别40红外图象红外图象 41红外图象红外图象 42 1.5.5 微波波段成像微波波段成像雷达雷达在雷达图像中，在雷达图像中，看到的只是反射到看到的只是反射到雷达天线的微波能量雷达天线的微波能量航天器拍摄的航天器拍摄的西藏东南山西藏东南山区雷达图像区雷达图像43 1.5.6 无线电波成像无线电波成像无线电波段成像主要应用在医学和天文学无线电波段成像主要应用在医学和天文学在医学中，无线电波用于磁共振成像（在医学中，无线电
23、波用于磁共振成像（MRI)44 1.5.7 其他图像模式应用的实例其他图像模式应用的实例超声波成像系统超声波成像系统（应用医学（应用医学 如妇产科）如妇产科）超声波图像产生的步骤：超声波图像产生的步骤：1.超声波系统向身体传输高频（超声波系统向身体传输高频（15MHz）声脉冲。）声脉冲。2.声波传入体内并碰撞组织间的边缘，声波的一部声波传入体内并碰撞组织间的边缘，声波的一部 分返回到探头，一部分继续传播直到另一边界并被反射回来。分返回到探头，一部分继续传播直到另一边界并被反射回来。3.反射波被探头收集起来并传给计算机。反射波被探头收集起来并传给计算机。4.计算机根据声波在组织中的传播速度和每个
24、回波返回计算机根据声波在组织中的传播速度和每个回波返回 的时间计算从探头到组织或者器官边界的距离。的时间计算从探头到组织或者器官边界的距离。5.系统在屏幕上显示回波的距离和亮度形成的二维图像。系统在屏幕上显示回波的距离和亮度形成的二维图像。45超声图象超声图象 46 电子显微镜成像电子显微镜成像过热损坏的钨丝过热损坏的钨丝（250倍）倍）损坏的损坏的IC电路电路（2500倍）倍）47 现状现状 七十年代以来迅猛发展。七十年代以来迅猛发展。1：主观需求：人类从外界获取得信息：主观需求：人类从外界获取得信息6070通过眼睛通过眼睛 的图象信息。的图象信息。2：计算机技术的发展和通信手段的发展提供客
25、观可能；以：计算机技术的发展和通信手段的发展提供客观可能；以FFT为代表的数字信号处理算法和现代信号处理方法的精为代表的数字信号处理算法和现代信号处理方法的精确性，灵活性与通用性。确性，灵活性与通用性。3：数学化的特点是该学科成熟的一个标志。：数学化的特点是该学科成熟的一个标志。“一种科学只一种科学只有在成功地运用数学时，才算真正达到了完美的地有在成功地运用数学时，才算真正达到了完美的地步步”(分析，代数，几何）分析，代数，几何）总之：是一门在理论研究和应用开发两方面获得极大统一总之：是一门在理论研究和应用开发两方面获得极大统一的学科。的学科。48 发展趋势发展趋势 1：结合网络和：结合网络和
26、Internet技术需求而发展技术需求而发展起来的新技术，比如网上图像、视频的起来的新技术，比如网上图像、视频的传传 输、点播和新的浏览、查询手段。输、点播和新的浏览、查询手段。2：高级图像处理技术，结合最新的数学进：高级图像处理技术，结合最新的数学进展，诸如小波、分形、形态学等技术。展，诸如小波、分形、形态学等技术。3：智能化，图象自动分析、识别与理解。：智能化，图象自动分析、识别与理解。49 六、数字图像处理系统概要六、数字图像处理系统概要50 数字图象处理系统简介数字图象处理系统简介 u数字图象处理系统由图象数字化设备、数字图象处理系统由图象数字化设备、图象处理计算机和图象输出设备组成。
27、图象处理计算机和图象输出设备组成。扫描仪、数码相机、扫描仪、数码相机、摄象机与图象摄象机与图象采集卡等采集卡等PC、工作站等、工作站等打印机、打印机、绘图仪等绘图仪等51输入及数字化设备输入及数字化设备摄象机摄象机鼓式扫描器鼓式扫描器平台式光密度计平台式光密度计视频卡视频卡扫描仪扫描仪数码相机数码相机DV显示及记录设备显示及记录设备图象显示器图象显示器鼓式扫描器鼓式扫描器图象拷贝机图象拷贝机绘图仪绘图仪激光打印机激光打印机喷墨打印机喷墨打印机52 图象记录介质图象记录介质 纸纸胶片胶片照片照片缩微胶片缩微胶片幻灯片幻灯片录象带录象带磁盘磁盘光盘光盘电影电影53 七、数字图像处理的主要研究内容七
28、、数字图像处理的主要研究内容1.图像变换傅立叶变换傅立叶变换沃尔什变换沃尔什变换离散余弦变换离散余弦变换小波变换小波变换采用各种图像变换方法对图像采用各种图像变换方法对图像进行间接处理。有利于减少计进行间接处理。有利于减少计算量并进一步获得更有效的处理算量并进一步获得更有效的处理。54 七、数字图像处理的主要研究内容七、数字图像处理的主要研究内容n2.图像压缩编码图像压缩编码n图像压缩编码技术可以减少描述图像的数据量，图像压缩编码技术可以减少描述图像的数据量，以便节约图像存储的空间，减少图像的传输和以便节约图像存储的空间，减少图像的传输和处理时间。处理时间。n图像压缩有无损压缩和有损压缩两种方
29、式，编图像压缩有无损压缩和有损压缩两种方式，编码是压缩技术中最重要的方法，在图像处理技码是压缩技术中最重要的方法，在图像处理技术中是发展最早和应用最成熟的技术。术中是发展最早和应用最成熟的技术。主要方法：主要方法：熵编码，预测编码，变换编熵编码，预测编码，变换编码，二值图像编码、分形编码码，二值图像编码、分形编码55 七、数字图像处理的主要研究内容七、数字图像处理的主要研究内容n3.图像的增强和复原图像的增强和复原 图像增强和复原的目的是为了改善图像图像增强和复原的目的是为了改善图像的视觉效果，如去除图像噪声，提高图像的视觉效果，如去除图像噪声，提高图像的清晰度等。的清晰度等。图像增强图像增强
30、不考虑图像降质的不考虑图像降质的原因，突出图像中感兴趣的部分。原因，突出图像中感兴趣的部分。图像复图像复原原要求对图像降质的原因有所了解，根据要求对图像降质的原因有所了解，根据图像降质过程建立图像降质过程建立“退化模型退化模型”，然后采，然后采用滤波的方法重建或恢复原来的图像。用滤波的方法重建或恢复原来的图像。主要方法：主要方法：灰度修正、平滑、几何校正、灰度修正、平滑、几何校正、图像锐化、滤波增强、维纳滤波图像锐化、滤波增强、维纳滤波56 七、数字图像处理的主要研究内容七、数字图像处理的主要研究内容4.图像分割图像分割n图像分割是数字图像处理中的关键技术之一。图像分割是数字图像处理中的关键技
31、术之一。图像图像分割分割将图像中有意义的特征提取出来（物体的边缘、将图像中有意义的特征提取出来（物体的边缘、区域），它是进行进一步图像识别、分析和图像理区域），它是进行进一步图像识别、分析和图像理解的基础。解的基础。n虽然目前已研究出了不少边缘提取、区域分割的方虽然目前已研究出了不少边缘提取、区域分割的方法，但还没有一种普遍适用于各种图像的有效方法。法，但还没有一种普遍适用于各种图像的有效方法。对图像分割的研究还在不断的深入中，是目前图像对图像分割的研究还在不断的深入中，是目前图像处理研究的热点方向之一。处理研究的热点方向之一。主要方法：主要方法：图像边缘检测、灰度阈值分割、基于图像边缘检测、
32、灰度阈值分割、基于纹理分割、区域增长纹理分割、区域增长57 七、数字图像处理的主要研究内容七、数字图像处理的主要研究内容 5.图像描述图像描述n图像描述是图像分析和理解的必要前提。图像图像描述是图像分析和理解的必要前提。图像描述是用一组数量或符号（描述子）来表征图描述是用一组数量或符号（描述子）来表征图像中被描述物体的某些特征。像中被描述物体的某些特征。主要方法：二值图像的几何特征、简单描述子、形状数、傅立叶描述子，纹理描述58 七、数字图像处理的主要研究内容七、数字图像处理的主要研究内容6.图像识别图像识别 图像识别是人工智能的一个重要领域，图像识别是人工智能的一个重要领域，是图像处理的最高
33、境界。一副完整的图像是图像处理的最高境界。一副完整的图像经预处理、分割和描述提取有效特征之后，经预处理、分割和描述提取有效特征之后，进而由计算机系统对图像加以判决分类。进而由计算机系统对图像加以判决分类。59 七、数字图像处理的主要研究内容七、数字图像处理的主要研究内容8.图像隐藏图像隐藏n是指媒体信息的相互隐藏。是指媒体信息的相互隐藏。n数字水印数字水印n图像的信息伪装图像的信息伪装60 八、数字图像处理在医学中的应用及研究课题八、数字图像处理在医学中的应用及研究课题 1.超声超声A型型M型型(B型型,D型型)彩超彩超超声超声CT(1)新一代新一代B超超,配以数字图像处理配以数字图像处理(D
34、IP)，性能更佳。，性能更佳。（图像增强，数字滤波，各种图像测量功能）（图像增强，数字滤波，各种图像测量功能）（2）多普勒血流频谱分析及血流声谱图显示。）多普勒血流频谱分析及血流声谱图显示。61 八、数字图像处理在医学中的应用及研究课题八、数字图像处理在医学中的应用及研究课题（3）彩超）彩超=B超（黑白图像）超（黑白图像）+多普勒血流彩色多普勒血流彩色 实时成像实时成像(4)多普勒血管成像多普勒血管成像62 八、数字图像处理在医学中的应用及研究课题八、数字图像处理在医学中的应用及研究课题（5）超声）超声CT（经食道，立体扇形扫描）（经食道，立体扇形扫描）63 八、数字图像处理在医学中的应用及研
35、究课题八、数字图像处理在医学中的应用及研究课题（5）超声）超声CT（立体扇形扫描）（立体扇形扫描）64 八、数字图像处理在医学中的应用及研究课题八、数字图像处理在医学中的应用及研究课题2.X光及光及X光负片光负片(1)传统传统X光及光及X光负片，医生肉眼观察光负片，医生肉眼观察(2)影像增强器，暗室操作影像增强器，暗室操作明室操作，数字明室操作，数字存储存储65 八、数字图像处理在医学中的应用及研究课题八、数字图像处理在医学中的应用及研究课题3.核医学成像系统核医学成像系统放射性同位素扫描仪放射性同位素扫描仪相机：伪彩色成像，诊断脏器的机能相机：伪彩色成像，诊断脏器的机能二维成像二维成像正电子
36、正电子CT（PET）单光子单光子CT（SPECT）三维成像三维成像生理切片脑生理切片脑RI三维成像三维成像66 应用举例应用举例非生物医学领域非生物医学领域67686970天气预报天气预报717273747576网页设计777879 军事应用 80 数字图像处理应用前景数字图像处理应用前景n通信新业务通信新业务n图像处理与通信结合，特别是下一代移动通信技图像处理与通信结合，特别是下一代移动通信技术的发展，衍生众多的通信新业务：可视电话、术的发展，衍生众多的通信新业务：可视电话、电视会议、远程教育、远程医疗、家庭购物等。电视会议、远程教育、远程医疗、家庭购物等。n数字成像设备、图像监控、智能小区
37、管理。数字成像设备、图像监控、智能小区管理。n医学图像医学图像n数字图像处理除了通信领域的新应用外，另一个数字图像处理除了通信领域的新应用外，另一个重要领域就是生物医学成像与诊断。重要领域就是生物医学成像与诊断。81 医学图像医学图像n国内外技术现状及发展趋势国内外技术现状及发展趋势n技术开发的总体目标和重点任务技术开发的总体目标和重点任务n技术开发内容及指标技术开发内容及指标82 国内外技术现状及发展趋势国内外技术现状及发展趋势n目前，国际上最先进的医学影像设备，都建立目前，国际上最先进的医学影像设备，都建立在先进的数字化信息处理技术基础上而发展。在先进的数字化信息处理技术基础上而发展。co
38、mputed tomography(Nuclear)Magnetic Resonance Imaging Positron Emission Tomography83n数字化技术的应用，使医学影像设备在临床应用的数字化技术的应用，使医学影像设备在临床应用的效率、诊断质量产生质的飞跃，大大提高产品的市效率、诊断质量产生质的飞跃，大大提高产品的市场竞争力和技术附加值，并推动临床医学的发展。场竞争力和技术附加值，并推动临床医学的发展。n我国在医疗设备数字化技术方面也开展了大量的工我国在医疗设备数字化技术方面也开展了大量的工作。在作。在DSA和超声数字扫描变换技术和超声数字扫描变换技术(DSC)方面，
39、方面，都有一定的成果。都有一定的成果。MRI在技术引进基础上也进行了在技术引进基础上也进行了开发。但与国际先进水平有较大的差距，正面临国开发。但与国际先进水平有较大的差距，正面临国外高新技术产品的强大威胁。外高新技术产品的强大威胁。84 技术开发的总体目标和重点任务n重点开发一批具有国际先进水平的医学影重点开发一批具有国际先进水平的医学影像装备数字化技术；瞄准国际医学影像数像装备数字化技术；瞄准国际医学影像数字化技术的发展趋势，开发医学影像装备字化技术的发展趋势，开发医学影像装备数字化技术实现产业化：其中既有对传数字化技术实现产业化：其中既有对传统品种的更新换代开发，也包括开发在国统品种的更新
40、换代开发，也包括开发在国内外都具有创新性的高新技术品种。内外都具有创新性的高新技术品种。85 主要技术开发内容及指标主要技术开发内容及指标n(1)常规x线诊断设备的影像数字化技术 重点是大于3.51/mm分辨率的大尺寸x线面阵采集器件技术，12位精度采级数据速度小于10s,恢复时间小于20sn(2)B型超声诊断仪器的数字化技术 重点是可变增益放大器(VGA)技术、高速A/D转换技术、数字式动态聚焦技术、数字式波束合成技术等。86 主要技术开发内容及指标主要技术开发内容及指标n(3)医学影像数字化网络技术医学影像数字化网络技术 包括图像存储和传输系统包括图像存储和传输系统(PACS)、医院信息系
41、统、医院信息系统(HIS)、放射科信息系统放射科信息系统(RIS)等，要求有较高的数据传输速度，足等，要求有较高的数据传输速度，足够的图像存储量，有较高的图像回放质量和先进、实用的够的图像存储量，有较高的图像回放质量和先进、实用的后处理功能，系统应采用与国际标准接轨的数字图像通讯后处理功能，系统应采用与国际标准接轨的数字图像通讯标准。标准。n(4)高分辨率的数字减影血管造影系统高分辨率的数字减影血管造影系统(DSA)技术技术 要求有较高的采像速度，要求有较高的采像速度，12-25帧帧/s,分辨率大于分辨率大于1.51p/mm，满足心血管造影和介入治疗需要的图像后处，满足心血管造影和介入治疗需要
42、的图像后处理功能。理功能。n(5)磁共振成像的数字化磁共振成像的数字化87n总的说来，经多年的发展，图像处理经历了从静总的说来，经多年的发展，图像处理经历了从静止图像到活动图像；从单色图像到彩色图像；从止图像到活动图像；从单色图像到彩色图像；从客观图像到主观图像；从二维图像到三维图像的客观图像到主观图像；从二维图像到三维图像的发展历程发展历程;n 特别是与计算机图形学的结合已能产生高度逼特别是与计算机图形学的结合已能产生高度逼真、非常纯净、更有创造性的图像。由此派生出真、非常纯净、更有创造性的图像。由此派生出来的虚拟现实技术的发展或许将从根本上改变我来的虚拟现实技术的发展或许将从根本上改变我们的学习、生产和生活方式。们的学习、生产和生活方式。88
