生物电子与影像技术第一章-绪论.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,*,单击此处编辑母版标题样式,前言,课程性质,专业课,课程背景,自动化专业的宽口径培养目标,图像处理在自动化领域的应用需求,生物医学工程的蓬勃发展,前言,课程内容,数字图像处理基础,医学成像与医学影像,课件,ftp:/hit:teacher172.17.17.17,信息学院,控制科学与工程系,生物电子,前言,参考教材,冈萨雷斯著,阮秋琦译,.,数字图像处理（第二版）电子工业出版社,2007.8,R.C.Gonzalez,R.E.Woods.Digital Image Processing.(2,nd,Edition),电子工业出版社,R.C.Gonzalez,R.E.Woods,S.L.Eddins.Digital Image Processing Using MATLAB.,电子工业出版社,2009.12,第一章 绪论,1.1,数字图像处理的概念,1.2,医学影像的概念,1.3,图像处理技术的应用,1.1 数字图像处理的概念,1.,数字图像处理,图,物体投射或反射光的分布,像,人的视觉系统接受图后在大脑中形成的印象或反映,数字图像处理,利用计算机系统对数字图像进行的处理,1.1 数字图像处理的概念,1.,数字图像处理,数字图像的表示,二维函数,空间坐标,(,x,y,),上的强度,/,灰度幅值,数字图像：,x,y,f,都是离散值,像素,(pixel),：图像中的一个特定位置及幅值,1.1 数字图像处理的概念,2.,数字图像处理的发展,20世纪20年代第一次通过海底电缆传输图像,1922,年在信号两次穿越大西洋后，从穿孔纸带得到的数字图像,1.1 数字图像处理的概念,2.,数字图像处理的发展,1929,年从伦敦到纽约用,15,级色调设备传送的照片,美国航天器传送的第一张月球照片，“旅行者,7,号”卫星,1964,年,7,月,31,日,1.1 数字图像处理的概念,2.,数字图像处理的发展,广泛用于工业、医学、生物、地理、考古、物理学、天文学等领域,太空技术：航天、空间防御、天文,生物科学：,数字显微镜、医学成像,刑事/物证：指纹、人脸分析,国防：军事探测,工业应用：产品检测,日常生活应用：照片编辑、影视制作,1.1 数字图像处理的概念,2.,数字图像处理的发展,处理的层次,低级处理：输入输出均为图像,如图像缩放、平滑,中级处理：输入图像，输出提取的特征,如区域分割、边界检测,高级处理：理解识别的图像,如无人驾驶，自动机器人,1.1 数字图像处理的概念,2.,数字图像处理的发展,信息源,1.1 数字图像处理的概念,2.,数字图像处理的发展,射线,骨骼扫描,PET,图像,天鹅星座环,来自反应器电子管的伽马辐射,1.1 数字图像处理的概念,2.,数字图像处理的发展,X,射线,（,a,）胸部,X,射线,（,b,）主动脉造影,（,c,）头部,CT,（,d,）电路板,（,e,）天鹅星座环,1.1 数字图像处理的概念,2.,数字图像处理的发展,紫外,线,(1),普通谷物,(2),被真菌感染的谷物,(3),天鹅星座环,1.1 数字图像处理的概念,2.,数字图像处理的发展,可见光与红外,可见光显微镜,(1)紫杉酚 250倍,(2)胆固醇 40倍,(3)微处理器 60倍,(4)镍氢化物薄片 1750倍,(5)CD,表面,1750倍,(6)有机超导 450倍,1.1 数字图像处理的概念,2.,数字图像处理的发展,可见光与红外,华盛顿地区不同波段红外图像,1.1 数字图像处理的概念,2.,数字图像处理的发展,可见光与红外,检测产品,a)电路板,(b)封装的丸剂,(c)瓶子,(d)清洁塑料上的气泡,(e)谷物,(f),目镜掺杂物,1.1 数字图像处理的概念,2.,数字图像处理的发展,微波,不受气候、光照条件影响，可以穿透云层，通过植被、冰层和极干燥地区,航天器拍摄的西藏东南山区雷达图像,1.1 数字图像处理的概念,2.,数字图像处理的发展,无线电波,MRI(a),膝盖,(b),脊椎,1.1 数字图像处理的概念,2.,数字图像处理的发展,计算机合成图像,1.1 数字图像处理的概念,3.,数字图像处理的基本内容,图像获取、表示和表现,Image Acquisition,Representation and Presentation,图像增强,Image Enhancement,图像复原,Image Restoration,图像分割,Image Segmentation,图像压缩,Image Compression,彩色图像处理,Color Image Processing,图像形态学,Morphological Processing,第一章 绪论,1.1,数字图像处理的概念,1.2,医学影像的概念,1.3,图像处理技术的应用,1.2 医学影像的概念,1.,生物医学工程的概念,生物医学工程：,使用工程的原理和技术解决生物和医学中的问题,应用电学、化学、光学、力学和其他工程的原理来理解、改变和控制生物系统。,1.2 医学影像的概念,1.,生物医学工程的概念,1.2 医学影像的概念,1.,生物医学工程的概念,数据,BME,与制药业销售额之比：,国际,1:1.9,中国,1:6,国际产品格局,美国,40%,欧洲,30%,日本,16%,中国,2%,1.2 医学影像的概念,2.,生物医学成像,以非侵入方式取得内部组织影像的技术与处理过程,主要包括,超声,X,射线与,CT,MRI,PET,数字医疗超声机,1.2 医学影像的概念,2.,生物医学成像,1901,年,Rontgen(,伦琴,),因发现,X,射线,获得首届诺贝尔物理学奖,1952,年,Bloch,和,Purcell,因发现,NMR,现象,获得诺贝尔物理学奖,1.2 医学影像的概念,2.,生物医学成像,1979,年,Cormark,与,Hounsfeild,因在,CT,发展上的杰出贡献,荣获诺贝尔医学奖,2003,年,Lauterbur,和,Mansfield,因发明,MRI,方法,获得诺贝尔医学和生理学奖,1.2 医学影像的概念,延伸资料,F Nebeker,Golden Accomplishments in Biomedical Engineering.EMBS Magazine 21(3):17-48,J D Enderle,et al.Introduction to Biomedical Engineering,2,nd,Ed.Elsevier Academic Press,2005,1.2 医学影像的概念,延伸资料,Open Yale Courses,Frontiers of Biomedical Engineering,Professor,W.Mark Saltzman,oyc.yale.edu/biomedical-engineering/frontiers-in-biomedical-engineering,第一章 绪论,1.1,数字图像处理的概念,1.2,医学影像的概念,1.3,图像处理技术的应用,1.3 图像处理技术的应用,1.,图像获取,1.3 图像处理技术的应用,3,chips,consumer,research1.3 图像处理技术的应用,2.,图像校正,1.3 图像处理技术的应用,2.,图像校正,1.3 图像处理技术的应用,2.,图像校正,1.3 图像处理技术的应用,2.,图像校正,1.3 图像处理技术的应用,2.,图像校正,1.3 图像处理技术的应用,2.,图像校正,1.3 图像处理技术的应用,3.,图像拼接,1.3 图像处理技术的应用,4.,图像增强,1.3 图像处理技术的应用,4.,图像增强,1.3 图像处理技术的应用,4.,图像增强,1.3 图像处理技术的应用,5.,图像分割,1.3 图像处理技术的应用,5.,图像分割,1.3 图像处理技术的应用,5.,图像分割,1.3 图像处理技术的应用6.,图像测量,1.3 图像处理技术的应用,6.,图像测量,h=5um d=2um,5x2x2=20,N=94,20 x90=1800,1.3 图像处理技术的应用,6.,图像测量,Volume,Surface Area,Length,1.3 图像处理技术的应用,6.,图像测量,方向测量,1.3 图像处理技术的应用,6.,图像测量,1.3 图像处理技术的应用,6.,图像测量,距离关系测量,1.3 图像处理技术的应用,6.,图像测量,1.3 图像处理技术的应用,6.,图像测量,1.3 图像处理技术的应用,7.,信息提取,1.3 图像处理技术的应用,8.,其它应用,颌面整容,1.3 图像处理技术的应用,8.,其它应用,2001,年上海浦东金茂大厦附近,1,米分辨率,1.3 图像处理技术的应用,the da Vinci Surgical System in action at St.Pierre University in Brussels,Belgium,1.3 图像处理技术的应用,可吞咽药丸内窥镜,可吞咽胶囊,测量范围,26mm,长,11mm,直径,包含摄像机、光源、发射器、电池,(8h),2,幅图像,/,秒,数据记录仪,安装于腰带上，不限制活动,接收和存储图像数据,工作站,下载和分析图像数据,1.3 图像处理技术的应用,we are limited only by our imaginations.,1.3 图像处理技术的应用,讨论：,工程的最高境界是什么？,