1、医学图像处理医学图像处理清华大学电机系生物医学工程专业2001.8.28第第1章章 绪论绪论1.1 数字图像处理在医学中的应用及研究课题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M型(B型,D型)彩超超声CT(1)新一代B超,配以数字图像处理(DIP)，性能更佳。（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。（该项技术我专业于1983年国内首次突破）第第1章章 绪论绪论1.1 数字图像处理在医学中的应用及研究课题数字图像处理在医学中的应用及研究课题（3）彩超=B超（黑白图像）+多普勒血流彩色实时成像(4)多普勒血管成像动脉粥样硬化正常血流速度高速血
2、流速度颈动脉血管涡流第第1章章 绪论绪论1.1 数字图像处理在医学中的应用及研究课题数字图像处理在医学中的应用及研究课题（5）超声CT（经食道，立体扇形扫描）扇形B超心脏步进马达旋转及提升机构超声探头心电同步第第1章章 绪论绪论1.1 数字图像处理在医学中的应用及研究课题数字图像处理在医学中的应用及研究课题（5）超声CT（立体扇形扫描）超声探头电磁立体定位器计算机第第1章章 绪论绪论1.1 数字图像处理在医学中的应用及研究课题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X光及X光负片，医生肉眼观察 X线管荧光屏(2)影像增强器，暗室操作明室操作 ，数字存储（图像
3、冻结）。X线管影像增强器摄象机监视器录象机数字化仪第第1章章 绪论绪论1.1 数字图像处理在医学中的应用及研究课题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(5)X光机向数字X光机发展。(6)双能量X光机（骨密度仪），两种能量的X光图像经计算机 数字处理，求出骨密度。(4)X光负片 图像处理（伪彩色增强）可以发现肉眼不能 发现的病灶。(3)X光负片，灰度扫描仪，图像处理，研究骨质疏松程度。第第1章章 绪论绪论1.1 数字图像处理在医学中的应用及研究课题数字图像处理在医学中的应用及研究课题3.X光数字剪影光数字剪影X光机+造影剂+计算机数字图像系统4.X-CT 1972年英
4、国EMI公司发明第1代X-CT，打开了全新的医学图像处理的领域。1代2代3代4代机械扫描速度越来越快电子扫描5代成像速度：10幅/秒阵列处理器阵列处理器1.1 数字图像处理在医学中的应用及研究课题数字图像处理在医学中的应用及研究课题5.核医学成像系统核医学成像系统第第1章章 绪论绪论放射性同位素扫描仪 相机：伪彩色成像，诊断脏器的机能正电子CT（PET）单光子CT（SPECT）二/三维成像二 维成像生理切片脑RI三维成像C14葡萄糖注射生理切片底片感光显微光密度计扫描计算机三维图像重建伪彩色成像精度高1.1 数字图像处理在医学中的应用及研究课题数字图像处理在医学中的应用及研究课题6.磁共振成像
5、磁共振成像MRI第第1章章 绪论绪论（1）磁体：电磁，永磁，超导 场强越大，图像越清晰（2）成像方法：激励方法研究 快速算法研究 硬件系统改进 速度：30分10分几分几十秒十几秒几秒（3）二维成像/三维成像1.1 数字图像处理在医学中的应用及研究课题数字图像处理在医学中的应用及研究课题7.红外热像仪红外热像仪第第1章章 绪论绪论（1）用于诊断乳腺癌、甲状腺及浅表肿瘤，分辨率0.01C；（2）安装在眼底照相机上，研究眼底血液循环；（3）人体运动检测，运动员训练；（4）工业用途更广。红外摄象机图像采集卡彩色监视器计算机1.1 数字图像处理在医学中的应用及研究课题数字图像处理在医学中的应用及研究课题
6、8.显微电视图像系统显微电视图像系统第第1章章 绪论绪论 显微镜+电视摄象机+计算机图像处理系统（1）血细胞分类研究（2）染色体分类研究（3）癌细胞识别研究（4）微循环研究（5）眼科检验仪器：眼底照相机，验光仪1.1 数字图像处理在医学中的应用及研究课题数字图像处理在医学中的应用及研究课题9.电子显微镜电视图像系统电子显微镜电视图像系统第第1章章 绪论绪论 电子显微镜+电视摄象机+计算机图像处理系统专门研究细胞结构1.1 数字图像处理在医学中的应用及研究课题数字图像处理在医学中的应用及研究课题10.内窥镜电视图像系统内窥镜电视图像系统第第1章章 绪论绪论内窥镜+电视摄象机+计算机图像处理系统
7、电子内窥镜电视图象系统示意图计算机图象处理系统照明光源光导纤维导光孔道光导纤维导象孔道CCD摄象机脏器物镜彩色监视器录象机导线1.1 数字图像处理在医学中的应用及研究课题数字图像处理在医学中的应用及研究课题11.脑电地形图仪脑电地形图仪第第1章章 绪论绪论自发脑电地形图（国内已有）诱发脑电地形图（国外已有，国内正在研究）脑电地形三维成像（国内国外正在研究）12.微波微波CT，阻抗，阻抗CT（国内国外正在研究）13.中医舌像分析中医舌像分析1.1 数字图像处理在医学中的应用及研究课题数字图像处理在医学中的应用及研究课题14.PACS系统（系统（Picture Achiving and Commu
8、nication System）第第1章章 绪论绪论PACS系统=医学图像数据库+Internet15.数字人体数字人体 （1）1988年，日本东京慈愚会医科大学医学工程室 男女各一，健康青年人，全身每15mm做一幅MRI图像，各120幅图像。a)任意角度断面像；b)全身及部分立体像，任意角度观察1.1 数字图像处理在医学中的应用及研究课题数字图像处理在医学中的应用及研究课题第第1章章 绪论绪论（2）1991年，美国国家医学图书馆(NLM)可视化人体项目 男女各一，尸体 可视化男体：CT：轴向分辨率1mm，共1871幅 解剖切片：轴向分辨率1mm，共1871幅 可视化女体：CT：轴向分辨率1m
9、m，共1730幅 解剖切片：轴向分辨率0.33mm，共5189幅15.数字人体数字人体各个方向上的人体各个方向上的人体CTCT扫描图片扫描图片轴向侧面正面VHP数据库的女性人体的断层解剖图片 原始数据：原始数据：VHP数据库的女性人体的断层解剖图片。一共5189张，切片间隔为0.33mm 头部胸部由CT图像分割出的骨骼,并可视化(立体成像,任意角度旋转显示)由解剖图片重建的全身外表立体图像由CT图像重建的全身骨骼立体图像1.2 数字图像处理在其他方面的应用数字图像处理在其他方面的应用第第1章章 绪论绪论（1）气象云图，海洋预报（2）森林资源，农业收成（3）自然灾害（旱、涝、虫、火）（4）地质探
10、矿 1.遥感卫星遥感卫星2.军事应用军事应用（1）立体地形图（2）巡航导弹“地形轮廓匹配系统”（3）拟彩色伪装设计 1.2 数字图像处理在其他方面的应用数字图像处理在其他方面的应用第第1章章 绪论绪论3.机器人视觉机器人视觉4.公安应用公安应用（1）指纹图像识别（破案，保安）（2）视网膜图像识别（3）人的面部拼图 1.2 数字图像处理在其他方面的应用数字图像处理在其他方面的应用第第1章章 绪论绪论（1）印刷艺术：图样设计，花布设计，时装设计（2）自动化检测：针剂检测，工件检测（3）金相分析（4）生物、化学图像分析（电镜）（5）档案、文物恢复（6）工业热像分析：电机、变压器、高架线、集成电路（7
11、）计算机卡通片5.其他应用其他应用1.3 数字图像处理系统数字图像处理系统第第1章章 绪论绪论1.硬件框图硬件框图图像存储体输入设备输出设备主计算机阵列处理器第第1章章 绪论绪论1.3 数字图像处理系统数字图像处理系统2.输入设备输入设备（1）摄象机（2）扫描仪（3）显微光密度计（4）磁盘、光盘、磁带机3.输出设备输出设备（1）显示器（2）打印机，视频打印机（3）照相机，多幅照相机（4）磁盘、光盘、磁带机第第1章章 绪论绪论1.3 数字图像处理系统数字图像处理系统4.图像存储体图像存储体图像存储器：512512 8bit，1-8个，存图像位面存储器：512512 1bit，1-4个，存图形和字
12、符5.主计算机主计算机大型图像系统 采用小型计算机单板图像系统 采用个人电脑或单板机第第1章章 绪论绪论1.3 数字图像处理系统数字图像处理系统采用个人电脑的单板图像系统 视频图像采集卡输出流水线处理D/A输出流水线处理D/ARGB监视器A/D摄像机输出流水线处理D/A接口PC机监视器帧存储器帧存储器帧存储器A/DA/D伪彩色处理真彩色处理第第1章章 绪论绪论1.3 数字图像处理系统数字图像处理系统6.硬件处理器硬件处理器（1）阵列处理器（Array Processor）做成单元式，进行FFT、卷积、相关、数字滤波等大批量的数字处理。（2）流水线处理器（Pipeline Processor）放
13、置于数据通道上，数据一通过即进行了处理，常用于灰度变换、彩色编码等简单处理。第第1章章 绪论绪论1.4 图像处理要解决的问题图像处理要解决的问题1.硬件设备硬件设备大部分硬件设备、大型图像系统都是国外进口的。（1）输入设备：光导摄像管摄象机，CCD摄象机（2）视频A/D、D/A（3）图像存储器：大规模高速DRAM（4）图像存储设备：硬盘、磁带机、光盘机（5）图像硬拷贝：视频打印机、多幅照相机（6）阵列处理器：大型图像系统中、X-CT、MRI第第1章章 绪论绪论1.4 图像处理要解决的问题图像处理要解决的问题2.数字图像处理方法数字图像处理方法（1）几何处理：几何矫正、放大缩小、滚动漫游、拼图动画等；（2）图像变换：傅立叶变换、沃尔什变换、离散余弦变换、小波变换等；（3）图像增强：灰度变换、直方图修改、图像平滑、边缘提取、伪彩色；（4）图像压缩：变换编码、行程编码、预测编码、差分编码等；（5）图像复原：约束复原、反向滤波、维纳滤波等；（6）图像分割：点相关、区域相关、（7）图像识别：特征抽取、模式识别（8）图像重建：X-CT、MRI、PET等，傅立叶变换法、卷积反投影法等；（9）可视化人体数据库：多种类型图像、多种显示方式、多种可视化软件（10）虚拟人体：虚拟解剖、虚拟器官、虚拟内窥镜、虚拟远程医疗等
