1、第一章第一章 数字图像处理基础数字图像处理基础 上海交通大学医学院生物医学工程系计算机教研室2007年第一章一一图像基本概念图像基本概念1.模拟图像&数字图像2.数字图像的表达3.数字图像的显示方式二二图像处理的任务图像处理的任务三三图像处理系统图像处理系统1.图像输入/输出设备2.图像文件/BMP文件格式详解/DICOM简介3.图像处理4.图像处理软件四四.不同成像技术产生的医学图像不同成像技术产生的医学图像模拟图像&数字图像数字图像基础a)数字图像的形成数字图像的形成 采样 量化 采样率b)图像质量图像质量 视觉效应与分辨率 图像质量的评价c)像素的空间位置关系像素的空间位置关系数字图像的
2、形成数字图像的形成a)数字图像的形成数字图像的形成 本身是数字图像 模拟图像转换为数字图像 数字化数字化n 采样/量化n 采样率空间坐标的离散化采样v 等间距采样等间距采样v 非等间距采样非等间距采样采样间隔的大小采样率香农（香农（Shannon）采样定律：）采样定律：采样间隔应小于图像中最小感兴趣细节尺寸的一半 v 每英寸点数（每英寸点数（dots per inch，dpi）v 每英寸像素数（每英寸像素数（pixels per inch，ppi）v 每毫米线对数（每毫米线对数（line pairs per millimeter，lpm）采样率对数字图像质量的影响 256*256256色128
3、*128256色64*64256色32*32256色灰度值的离散化量化1.量化的级别量化的级别2.均匀量化均匀量化3.非均匀量化非均匀量化量化(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色数字图像基础a)数字图像的形成数字图像的形成 采样 量化 采样率b)图像质量图像质量 视觉效应与分辨率 图像质量的评价c)像素的空间位置关系像素的空间位置关系图像的质量1.视觉效应与质量视觉效应与质量 2.噪声噪声 3.分辨率分辨率密度分辨力密度分辨力/空间分辨率空间分辨率输出分辨率输出分辨率/扫描分辨率扫描分辨率4.图像质量的评价图像质量
4、的评价 视觉效应与分辨率视觉效应与分辨率 1.空间分辨率空间分辨率/密度分辨率密度分辨率2.幅度分辨率幅度分辨率/灰度分辨率灰度分辨率1mm，piexl的个数 16 pixel，好1mm，piexl的个数 12 pixel，中等 1mm，piexl的个数 8 pixel，差问题：扫描一张传统问题：扫描一张传统X射线胶片射线胶片(14英寸英寸17英寸英寸)，形成，形成一约一约20002500像素的数字图像，图像质量属于哪像素的数字图像，图像质量属于哪一等级？一等级？(说明：说明：1英寸英寸=25.4 mm)数字图像基础a)数字图像的形成数字图像的形成 采样 量化 采样率b)图像质量图像质量 视觉
5、效应与分辨率 图像质量的评价c)像素的空间位置关系像素的空间位置关系像素的空间位置关系邻域 8-邻域邻域 4-邻域邻域像素间距离欧几里得（欧几里得（Euclidian）距离）距离DE：D4距离，也称街区（距离，也称街区（city-block）距离：）距离：D8距离，也称棋盘（距离，也称棋盘（chessboard）距离：）距离：22)()(vyuxDEvyuxD4vyuxD,第一章一一图像基本概念图像基本概念1.模拟图像&数字图像2.数字图像的表达3.数字图像的显示方式二二图像处理的任务图像处理的任务三三图像处理系统图像处理系统1.图像输入/输出设备2.图像文件/BMP文件格式详解/DICOM简
6、介3.图像处理4.图像处理软件四四.不同成像技术产生的医学图像不同成像技术产生的医学图像数字图像的表达),(tzyxfI),(tzyxfI),(zyxfI),(yxfI 图像的显示方式屏幕显示用坐标图像计算用坐标三基色常用医学图像的尺寸及比特数 第一章一一图像基本概念图像基本概念1.模拟图像&数字图像2.数字图像的表达3.数字图像的显示方式二二图像处理的任务图像处理的任务三三图像处理系统图像处理系统1.图像输入/输出设备2.图像文件/BMP文件格式详解/DICOM简介3.图像处理4.图像处理软件四四.不同成像技术产生的医学图像不同成像技术产生的医学图像图像处理的任务图像预处理图像分析图像理解操
7、作对象特征参量目标像素/体素数据量大小抽象程度低高语义高层中层低层第一章一一图像基本概念图像基本概念1.模拟图像&数字图像2.数字图像的表达3.数字图像的显示方式二二图像处理的任务图像处理的任务三三图像处理系统图像处理系统1.图像输入/输出设备2.图像文件/BMP文件格式详解/DICOM简介3.图像处理4.图像处理软件四四.不同成像技术产生的医学图像不同成像技术产生的医学图像图像处理系统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图像输入设备产品概述：HP Scanjet 8300 数字平板扫描仪是专为满足综合办公和图片中心的扫描需求而设计。它提供照片、
8、幻灯片、负片和大中规格胶片等多种介质的专业质量的扫描，并且可达到 4800-dpi 光学分辨率和 48 位色彩深度。图像处理系统（固化/查找表）查找表图像处理软件1.图像的输入输出控制图像的输入输出控制2.图像的通信与存储图像的通信与存储1.图像归档及通信系统（picture archiving and communication system，PACS）2.图像数据库3.图像处理软件图像处理软件1.专用软件2.通用软件3.介于二者之间4.图像的文件格式图像的文件格式医学图像处理软件-A图像文件格式128*128BMP49KB128*128GIF8KB128*128JOEG5KB128*128
9、TIFF26KBBMP文件格式DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)1982年美国放射学院（年美国放射学院（American College of Radiology，ACR）和美国国立电器制造学）和美国国立电器制造学会（会（National Electrical Manufacturers Association，NEMA）联合制定联合制定DICOM标准。标准。1.1985-公布1.0版本(ACR-NEMA V1.0)2.1988-公布2.0版本(ACR-NEMA V2.0)3.1989-开始同HIS/RIS 系统连接的网络
10、工作 4.名字改称DICOM以表示本质区别于原先的标准。5.1993-DICOM 3.0 面向对象的解决方法6.DICOM 3.0 99版。DICOM标准的内容PS 3.1介绍与概览PS 3.2遵循声明PS 3.3信息对象定义PS 3.4服务类细则PS 3.5数据结构与编码PS 3.6数据字典PS 3.7 消息交换PS 3.8 对信息交换的网络通讯支持PS 3.9对信息交换的点对点通讯支持已经废弃PS 3.10介质交换的介质存储要求及文件格式规范 PS 3.11 介质存储应用程序规格PS 3.12介质交换的介质格式及物理介质要求PS 3.13打印管理及点对点通讯支持PS 3.14灰度图像显示功
11、能标准DICOM 的内容层次1.Patient(病人病人)2.Study(检验检验)3.Series(系列系列)4.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 设计引用而设计引用而来）。来）。每一层又细分成每一层又细分成 Module。每个。每个 Module 里面的里面的最小单元叫做一个最小单元叫做一个 attribute 或或 element。DICOM示例Analyze简介简介A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1.姓名姓名/学号学号/专业专业/研究领域；研究领域；2.对于本课程的教学有何希望对于本课程的教学有何希望/要求；要求；3.对于图像处理模块教学的希望对于图像处理模块教学的希望/要求；要求；4.对于图像及图像处理的了解；对于图像及图像处理的了解；5.本专业本专业/研究领域与医学图像处理的关系。研究领域与医学图像处理的关系。
