数字图像处理基础.ppt

数字图象处理 计算机与通信工程系 主讲:郭东明 2.1 光谱与人眼特性 扩展：医学数字成像技术 医学数字成像技术内容 计算机X线摄影(computed radiography,CR) 数字X 线摄影(digital radiography,DR) 直接数字X 线摄影(direct digital radiography,DDR) 计算机体层摄影(computed tomoraphy,CT) 磁共振成像(magnetic resonance image;MRI) 数字减影血管造影(digital subtraction angiography;DSA) 超声成像(ulstransonography,USG) 正电子发射体层成像(positron emission tomography, PET) 技术的共同点: 以计算机技术为基础,使图像信息数字化,以便实施对图像的后处理。 发展动向 技术的发展充实，完善了设备的硬件与软件功能 低档设备努力充实与提高硬件的性能，并且把中高档设备较成熟的功能与软件移植过来，拓宽了低档设备的适用范围。 第1节 医学数字成像技术的发展 CR把传统的X线数字化，DDR利用平板探测器将X线信息直接数字化。 CT已发展到宽探测器多层螺旋CT。确定了更薄层厚、更短采集时间。各种专业软件应用包，实现脑CT灌注成像早期诊断急性脑猝中等 MR实时成像技术，并实现了MR透视，像显微细胞学、分子水平、基因水平发展。 超声：三维彩色超声 第1节??????? 医学数字成像技术的基础 一、医疗影象设备用计算机 输入信息除了接收来自键盘输入的信息外，还可接收自身数据采集系统(data acquisition system; DAS) 。 主控汁算机控制着多级的彼此相互独立的CPU系统。多CPU提高处理速度。 图象存储设备：硬盘、磁带、光盘、磁盘阵列等。 二、数据采集 1、数据采集系统的组成 发射源 ：不同的成像方法发射源的介质不同 uCR、DR、DDR、DSA和CT其发射源为X射线； uMRI的发射源是射频脉冲； uUSG的发射源是超声波； uNM的发射源是某些具有放射性的同位素。 。 被检体：当被捡体受接到来自发射源的信号后，体内组织使信号发生改变，离开被检体到探测器/接收器。 探测器/接收器：探测器/接收器是收集经过人体后并带有体内信息的信号，再转递到下一个采集单元。 采样器 ：采样器接收到上一级转递的信号，首先经滤过器对它进行滤过，再经模数转换器(analogue-to-digital converter，A/D)将模拟图象(analogue image)转化成数字图像(digital image)。采集到的原始数据必须送到RDCP 数据收集处理器：数据收集处理器(reconstruction and data collection processor，RDCP)可以把原始数据根据诊断的需要进行各种后处理。 记录： 采集数据的最终目的是为了记录人体内的不同组织信息，供疾病的诊断，治疗和复查 2、数据采集的原理 模拟采样：X线片的密度(density)是随空间位置分布的连续函数，照片上点和点之间是连续的，中间没有间隔，而感光密度随坐标点的变化也是连续的。它反映了入射线的X线强度的空间分布。 数字影像的图像矩阵(matrix)则是一个整数数值的二维数组。整幅图像被分解成有限个小区域，每个这种小区域中图像密度的平均值用一个整数来表示，这个小区域被称为象素（pixel）。 图2-7A为一幅手的X线照片。其中有一条横线。图2-7B给出了横线上的一维像的密度随距离变化的连续函数；图2-7C是用数字表示的—维数字图像。在进行数字化时，采取每2mm间隔采一个点。即每个象素的宽度为2mm。像素密度数值用O-255共256个整数表不。256=28，像素密度用8位二进制数表示。 取横线宽度力1mm，把整幅图像划分为若干条横线，这样每个象素即为1mm×2mm。在扫描中，这个宽度叫层厚（slice thickness)。每条横线可获得一幅一维图像。这些一维数字图像就可以组合成一幅二维数字图像。 将二维图像变成一系列一维图像的过程，在物理上可用时间扫描来完成。再通过A/D转换器变为离散的数字序列。这样，原始的数字图像就产生了。 3、A/D与D/A转换器 完成数据的采集要用A/D转换器，而数据的精确还取决A/D转换器的量化精度。数字图像要在屏幕上显示，也离下开D/A转换器。它主要有以下两项性能指标。 （1）转换速度 连续模拟信号首先在时间上进行采样，将连续的时间信号用按一定间隔采集的离散值来表示。采样定理告诉我们，当采样的频率高于连续时间信号最高频率两倍以上时，用采样得到的离散时间序列可以完全恢复原来的连续时