医疗影像处理综述PPT课件.pptx
《医疗影像处理综述PPT课件.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《医疗影像处理综述PPT课件.pptx(69页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、-1-医学医学图像像处理理综述述二二0一四年十月一四年十月-2-目目录1.1.医学医学图像像处理背景理背景2.2.医学医学图像像预处理理3.3.医学医学图像去噪像去噪4.4.医学医学图像复原像复原5.5.医学医学图像分割像分割6.6.医学医学图像像识别7.7.医学医学图像配准像配准8.8.医学医学图像的像的拼接拼接9.9.医学医学图像在像在临床的床的应用用10.10.医学医学图像像处理技理技术在科研中的在科研中的应用用-3-医学医学图像像处理背景理背景l医学医学图像像处理是一理是一门综合了数学、合了数学、计算机科学、医学影像学等多个学科的算机科学、医学影像学等多个学科的交叉科学,是利用数学的方
2、法和交叉科学,是利用数学的方法和计算机算机这一一现代化的信息代化的信息处理工具,理工具,对由由不同的医学影像不同的医学影像设备产生的生的图像按照像按照实际需要需要进行行处理和加工的技理和加工的技术。医。医学学图像像处理的理的对象主要是象主要是X射射线图像,像,CT(Computerized Tomography)图像,像,MRI(Magnetic Resonance Imaging)图像,超声像,超声(Ultrasonic)图像,像,PET(Positron emission tomography)图像和像和SPECT(Single Photon Emission Computed Tomog
3、raphy)图像等像等。l 医学医学图像像处理理过程一般包括:程一般包括:图像采集、像采集、图像像预处理、理、图像分析、像分析、图像像理解以及控制决策等理解以及控制决策等环节。-4-医学医学图像像处理理过程程-5-目目录1.1.医学医学图像像处理背景理背景2.2.医学医学图像像预处理理3.3.医学医学图像去噪像去噪4.4.医学医学图像复原像复原5.5.医学医学图像分割像分割6.6.医学医学图像像识别7.7.医学医学图像配准像配准8.8.医学医学图像的像的拼接拼接9.9.医学医学图像在像在临床的床的应用用10.10.医学医学图像像处理技理技术在科研中的在科研中的应用用-6-l 含含义图像像预处理
4、是理是对输入入的的图像像进行特征抽取、分割行特征抽取、分割及配准前及配准前所所进行的行的处理理。图像像预处理技理技术分分为两大方面,即两大方面,即图像增像增强和和图像复原技像复原技术。l 必要性必要性图像在像在传输过程和存程和存储过程中程中难免会受到某种程度的破坏和各种各免会受到某种程度的破坏和各种各样的噪声的的噪声的污染,染,导致致图片片丧失了本失了本质或者偏离了人或者偏离了人们的的需求需求。这就需要一系列的就需要一系列的预处理操作来消除理操作来消除图像受到的影响像受到的影响。进行行图像像预处理主要目的是理主要目的是为了消除了消除图像中无关像中无关紧要的信息,恢复要的信息,恢复有用的真有用的
5、真实的信息,增的信息,增强相关信息的可相关信息的可检测性和最大限度地性和最大限度地简化我化我们需要的数据,从而增加特征抽取、需要的数据,从而增加特征抽取、图像分割像分割、配准和、配准和识别等后等后续图像像处理步理步骤的可靠性。的可靠性。医学医学图像像的的预处理理-7-l 图像增像增强增增强图像中的有用信息,它可以是一个像中的有用信息,它可以是一个失真的失真的过程,其目的是要改善程,其目的是要改善图像的像的视觉效果,效果,针对给定定图像的像的应用用场合,有目的地合,有目的地强调图像的整体或局部特性,像的整体或局部特性,将原来不清晰的将原来不清晰的图像像变得清晰或得清晰或强调某些感某些感兴趣的特征
6、,趣的特征,扩大大图像中不同物像中不同物体特征之体特征之间的差的差别,抑制不感,抑制不感兴趣的特征,使之改善趣的特征,使之改善图像像质量、丰富信息量,量、丰富信息量,加加强图像判像判读和和识别效果,效果,满足某些特殊分析的需要足某些特殊分析的需要。l图像增像增强技技术图像增像增强技技术主要有两种方法:空主要有两种方法:空间域和域和频率域法。率域法。空空间域法域法则主原始主原始图像像 图像像预处理理 图像理解像理解 特征分析特征分析,直接在空,直接在空间域内域内对图像像进行运算行运算处理,包括理,包括图像灰度像灰度变换、直方、直方图修正、局部修正、局部统计法、法、图像像平滑和平滑和图像像锐化等几
7、个方面。化等几个方面。频率域法率域法则只在只在图像的某种像的某种变换域里域里对图像的像的变换值进行运算,行运算,比如比如对图像像进行傅立叶行傅立叶变换,然后在,然后在变换域里域里对图像的像的频谱进行某种行某种计算,最后把算,最后把计算算后的后的图像逆像逆变换到空到空间域。域。医学医学图像像的的预处理理-图像增像增强-8-医学医学图像像的的预处理理-图像增像增强方法方法空间域空间域图像增强图像增强频率域频率域灰度变换灰度变换空域滤波空域滤波直接灰度变换直接灰度变换直方图修正法直方图修正法图像的代数运算图像的代数运算直方图均衡化直方图均衡化直方图规定化直方图规定化图像平滑图像平滑图像锐化图像锐化高
8、通滤波高通滤波低通滤波低通滤波带通、带阻滤波带通、带阻滤波 -9-医学医学图像像的的图像增像增强-直方直方图均衡均衡灰度直方灰度直方图:数字数字图像中每一灰度像中每一灰度级与它出与它出现的的频率之率之间的的统计,可以理解,可以理解为描述描述各个灰度各个灰度级的像素出的像素出现多少的多少的统计图示。若用示。若用横坐横坐标表示灰度表示灰度级,纵坐坐标表示表示频率,就可以率,就可以看出看出图像中灰度的分布像中灰度的分布情况情况.四种典型灰度图像的直方图特征:(a)暗图像;(b)亮图像;(c)低对照度图像;(e)高对照度图像-10-医学医学图像像的的图像增像增强-图像像锐化化图像像锐化化目目的的:图像
9、像经转换或或传输后后,质量量可可能能下下降降,难免免有有些些模模糊糊。通通过锐化化,加加强图像像轮廓廓,使使图像像看看起起来来比比较清晰。清晰。方法:方法:空空间频率愈高,幅率愈高,幅度增加就愈大。度增加就愈大。这表明微表明微分是可以加分是可以加强高高频成分的,成分的,从而使从而使图像像轮廓廓变清晰清晰。最最常用常用的的锐化方法化方法是梯度是梯度法和法和拉普拉斯算子。拉普拉斯算子。-11-医学医学图像像的的图像增像增强-伪彩色增彩色增强l伪彩彩色色加加强:人人眼眼只只能能区区分分40多多种种不不同同等等级的的灰灰度度,却却能能区区分分几几千千种种不不同同色色度度、不不同同亮亮度度的的色色彩彩。
10、伪彩彩色色处理理就就是是把把黑黑白白图象象的的灰灰度度值映射成相映射成相应的彩色。的彩色。人人脑图像像伪彩色增彩色增强心心脏图像像伪彩色增彩色增强-12-医学医学图像像的的图像增像增强-图像去噪像去噪l图像像去去噪噪:现实中中的的数数字字图像像在在数数字字化化和和传输过程程中中,常常受受到到成成像像设备与与外外部部环境境噪噪声声干干扰等等影影响响,成成为含含噪噪图像像。完完全全去去除除或或减减少少数数字字图像中的噪声称像中的噪声称为图像去噪技像去噪技术。l 必必要要性性:大大多多数数的的现实医医学学图像像都都是是含含噪噪图像像,医医学学图像像噪噪声声对医医学学图像像分分析析、医医学学图像像压缩
11、的的影影响响很很大大,因因此此医医学学图像像去去噪噪是是医医学学图像像预处理理阶段段最最重重要要的的任任务之之一一。医医学学图像像去去噪噪是是图像像预处理理中中一一项被被广广泛泛应用用的的技技术,其其作作用用是是提提高高医医学学图像像的的信信噪噪比比,突突出出医医学学图像像期期望望特特征。因此,具体重要的征。因此,具体重要的应用价用价值。l 关于关于图像去噪的像去噪的详细内容将在之后的章内容将在之后的章节进行介行介绍。-13-l图像像复原技复原技术需要知道需要知道图像的降像的降质缘由,根据由,根据图像降像降质的的现眼知眼知识,恢复并重构原来的恢复并重构原来的图像。像。图像像复原复原和和图像增像
12、增强的的目的是不一目的是不一样的,的,图像增像增强的目的是的目的是为了改善了改善图像像视觉效果,便于效果,便于观察和分析人察和分析人们所所感感兴趣的趣的东西,而把那些不重要的地方西,而把那些不重要的地方给清除出去,不清除出去,不仅如此,如此,图像增像增强还便于人工或者机器便于人工或者机器对图像的像的进一步一步处理。而理。而图像复原不像复原不仅仅是是对图像像进行行预处理理还要恢复至原来的面貌,它需要建立模型依要恢复至原来的面貌,它需要建立模型依此此为依据依据进行复原行复原。l关于关于图像复原的像复原的详细内容将在之后的章内容将在之后的章节进行介行介绍。医学医学图像像的的预处理理-图像复原像复原-
13、14-目目录1.1.医学医学图像像处理背景理背景2.2.医学医学图像像预处理理3.3.医学医学图像去噪像去噪4.4.医学医学图像复原像复原5.5.医学医学图像分割像分割6.6.医学医学图像像识别7.7.医学医学图像配准像配准8.8.医学医学图像的像的拼接拼接9.9.医学医学图像在像在临床的床的应用用10.10.医学医学图像像处理技理技术在科研中的在科研中的应用用-15-医学医学图像像去噪方法去噪方法l 含含义:医学:医学图像在像在采集、采集、数字化和数字化和传输过程中,常受到成像程中,常受到成像设备与外部与外部环境噪声干境噪声干扰等影响,成等影响,成为含噪含噪图像。完全去除或减像。完全去除或减
14、少数字少数字图像中的噪声称像中的噪声称为图像去噪技像去噪技术。l 必要性:医学成像必要性:医学成像过程中由于成像机制的影响程中由于成像机制的影响,不可避免的引入不可避免的引入噪声噪声,图像中的噪声会大大降低像中的噪声会大大降低图像的像的质量量,使使组织边界模糊界模糊,细微微结构构难以辨以辨认,影响医学影响医学诊断。因此在医学断。因此在医学图像去噪中像去噪中,有效的去有效的去除噪声的同除噪声的同时很好的保留很好的保留边界和界和结构信息是十分重要的。构信息是十分重要的。-16-医学医学图像像去噪方法去噪方法-空域法空域法l 空域法空域法:采用各种采用各种图像平滑模板像平滑模板对图像像进行卷行卷积处
15、理,达到抑制理,达到抑制或消除噪声的目的。或消除噪声的目的。高斯高斯滤波:高斯波:高斯滤波是波是经典的典的图像像滤波的算法,能波的算法,能够在一定程度上抑制噪声。很在一定程度上抑制噪声。很多算法都拿高斯多算法都拿高斯滤波做波做预处理,例如理,例如canny边缘检测算子。然而高斯算子。然而高斯滤波在模糊波在模糊图像的同像的同时,也模糊了,也模糊了图像的像的边缘信息。信息。均均值滤波:波:均均值滤波的方法是波的方法是对将将处理的当前像素,理的当前像素,选择一个模板,一个模板,该模板模板为其其邻近的若干像素近的若干像素组成,用模板中像素的均成,用模板中像素的均值来替代原像素的来替代原像素的值。均。均
16、值滤波是一种波是一种线性性滤波器,但是模糊效波器,但是模糊效应比比较严重,去噪的同重,去噪的同时会引起会引起细节信息的信息的丢失。失。中中值滤波波:是一种常用的非是一种常用的非线性平滑性平滑滤波方法,其基本原理是把数字波方法,其基本原理是把数字图像或数字序像或数字序列中一点的列中一点的值用用该点的一个点的一个邻域中各点域中各点值的中的中值代代换。中。中值滤波的主要作用是将波的主要作用是将那些与周那些与周围像素灰度像素灰度值的差比的差比较大的像素改取与周大的像素改取与周围的像素的像素值接近的接近的值,从而可,从而可以消除孤立的噪声点,所以中以消除孤立的噪声点,所以中值滤波波对于于滤除除图像的椒像
17、的椒盐噪声非常有效。中噪声非常有效。中值滤波波优于均于均值滤波之波之处在于它不在于它不仅像均像均值滤波一波一样可以抑制噪声,而且可以使可以抑制噪声,而且可以使边缘模糊效模糊效应大大降低。大大降低。-17-医学医学图像像去噪方法去噪方法-空域法空域法举例例a,含椒含椒盐噪声的大噪声的大脑医学医学图像像b,均均值滤波效果波效果,均均值滤波波:方法是方法是对将将处理的当前像理的当前像素,素,选择一个模板,一个模板,该模板模板为其其邻近的近的若干像素若干像素组成,用成,用模板中像素的均模板中像素的均值来替代原像素的来替代原像素的值。c,中中值滤波效果波效果,中中值滤波波:基本原理基本原理是把数字是把数
18、字图像或数字像或数字序列中一点的序列中一点的值用用该点的一个点的一个邻域中各点域中各点值的中的中值代代换。-18-医学医学图像像去噪方法去噪方法-频率域法率域法l频率域法:通率域法:通过对图像像进行行变换以后,以后,选用适当的用适当的频率率带通通滤波波器器进行行滤波,波,经反反变换后后获得去噪声得去噪声图像。像。小波方法小波方法:主要是主要是针对图像信号与噪声信号像信号与噪声信号经小波小波变换后再不同的分辨率呈后再不同的分辨率呈现不同不同的的规律,在不同的分辨率下,律,在不同的分辨率下,设定定阈值门限,限,调整小波系数整小波系数带到到图像去噪目的。如像去噪目的。如果果阈值太小,太小,处理后的信
19、号仍有噪声存在,理后的信号仍有噪声存在,阈值太大,重要的太大,重要的图像特征将被像特征将被滤掉,掉,引起偏差。利用小波去噪,只有当引起偏差。利用小波去噪,只有当阈值选择合适才能使达到比合适才能使达到比较好的去噪效果。好的去噪效果。基于稀疏基于稀疏变换去噪:将去噪:将图像有用信息部分作像有用信息部分作为图像中稀疏成分,而将像中稀疏成分,而将图像中的噪声像中的噪声作作为图像(去除其中稀疏成分后得到)残差,以此作像(去除其中稀疏成分后得到)残差,以此作为图像去噪像去噪处理的基理的基础。相。相比于空域方法,基于稀疏比于空域方法,基于稀疏变换的方法可以有效保留的方法可以有效保留图像原有高像原有高频信息的
20、基信息的基础上去除上去除噪声高噪声高频分量。分量。-19-医学医学图像像去噪方法去噪方法-频域法域法举例例利用小波变换对机械部件图像去噪效果对比图,有效的保留了图像的高频分量。-20-目目录1.1.医学医学图像像处理背景理背景2.2.医学医学图像像预处理理3.3.医学医学图像去噪像去噪4.4.医学医学图像复原像复原5.5.医学医学图像分割像分割6.6.医学医学图像像识别7.7.医学医学图像配准像配准8.8.医学医学图像的像的拼接拼接9.9.医学医学图像在像在临床的床的应用用10.10.医学医学图像像处理技理技术在科研中的在科研中的应用用-21-l 医学医学图像的退化像的退化 图像在形成、像在形
21、成、记录、处理和理和传输过程中,由于成像系程中,由于成像系统、记录设备、传输介介质和和处理方法的不完善,从而理方法的不完善,从而导致的致的图像像质量下降。量下降。l医学医学图像的复原像的复原试图利用退化利用退化过程的先程的先验知知识,去恢复已被退化,去恢复已被退化图像的本来面目像的本来面目。复原的复原的过程是沿着程是沿着质量降量降质(退化)的逆(退化)的逆过程来重程来重现原始原始图像。像。医学医学图像像的退化与复原的退化与复原-22-医学医学图像像的复原的复原-基本思路基本思路退化了的图像图像退化图像复原因果关系研究退化模型高质量图像复原的图像-23-l图像退化像退化典型原因及表典型原因及表现
22、:成像系成像系统的像差、畸的像差、畸变、有限、有限带宽等造成的等造成的图像像失真。失真。模模拟图像在数字化的像在数字化的过程中,由于会程中,由于会损失掉部分失掉部分细节,因而造成,因而造成图像像质量下降。量下降。拍拍摄时,相机与景物之,相机与景物之间的相的相对运运动产生的运生的运动模糊模糊l医学医学图像的复原方法像的复原方法根据根据图像退化的先像退化的先验知知识建立一个退化模型,以此模型建立一个退化模型,以此模型为基基础,采,采用各种逆退化用各种逆退化处理方法理方法进行恢复,使行恢复,使图像像质量得到改善量得到改善。图像复原的关像复原的关键在于建立在于建立图像退化模型。像退化模型。这个退化模型
23、个退化模型应该能能够反反映映图像退化的原因。通常将退化原因作像退化的原因。通常将退化原因作为线性系性系统退化的一个因素退化的一个因素来来对待,从而建立系待,从而建立系统退化模型来近似描述退化模型来近似描述图像函数的退化。像函数的退化。医学医学图像像的退化与复原的退化与复原-24-l图像复原像复原方法:方法:退化函数估退化函数估计:运:运动矩矩阵H的估的估计,噪声(,噪声(n)的估)的估计。图像去噪:可以使用空像去噪:可以使用空间域或域或频率域率域滤波器波器实现。因因为不同原因不同原因产生的生的噪音的分布是不同,可以通噪音的分布是不同,可以通过分析分析图片中噪音的分布得到片中噪音的分布得到产生生
24、这些噪音些噪音的参数,然后的参数,然后进行逆运算行逆运算进行行图像复原像复原。逆逆滤波:波:有有约束的最小二乘法容易通束的最小二乘法容易通过计算机的算机的简单程序程序实现,对图像像进行逆行逆滤波来波来实现反卷反卷积的方法方便快捷,无需循的方法方便快捷,无需循环或迭代,直接可以或迭代,直接可以得到反卷得到反卷积结果果。维纳滤波:波:由由Wiener首先提出的,首先提出的,应用于一用于一维信号信号处理,取得了很好的理,取得了很好的效果。之后,效果。之后,维纳滤波法被用于二波法被用于二维信号信号处理,也取得了不理,也取得了不错的效果,的效果,尤其在尤其在图像复原像复原领域,由于域,由于维纳滤波波计算
25、量小,复原效果好,从而得到算量小,复原效果好,从而得到了广泛的了广泛的应用和用和发展展。医学医学图像像的复原方法的复原方法-25-医学医学图像像的复原方法的复原方法-去噪声去噪声(a)原图像(b)被正弦噪声干扰的图像(c)滤波效果图复原复原受正弦噪声干受正弦噪声干扰的的图像像 -26-医学医学图像像的复原方法的复原方法-维纳滤波去运波去运动模糊模糊(a)原图像(b)运动模糊图像(c)滤波效果图利用利用维纳滤波复原含运波复原含运动模糊的模糊的图像像-27-目目录1.1.医学医学图像像处理背景理背景2.2.医学医学图像像预处理理3.3.医学医学图像去噪像去噪4.4.医学医学图像复原像复原5.5.医
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 医疗 影像 处理 综述 PPT 课件
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【胜****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【胜****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。