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实验教学大纲

作者:yxx2005 来源: 日期:2016-11-29 16:46:53

《医学图像处理》实验教学大纲

(供四年制本科医学影像技术专业使用)

 

Ⅰ 前言

编写本大纲的目的是要求学生在学习医学图像处理专业课的过程中,通过与实验课相结合,理论联系实际,使学生对该课程有更深刻的认识,更好地巩固学到的知识;该门课程涉及的知识面非常广,学生通过理论课程学到的知识非常抽象,通过编写实验程序,实现真正意义上的图像处理,更能具体的把握知识要点,为以后的工作打下坚实基础。

本大纲适用于四年制本科医学影像技术专业使用。现将大纲使用中有关问题说明如下:

  本实验教学大纲根据实验教材和理论教学大纲编写,每次实验课均由实验目的、实验要求及仪器、实验内容、实验总结四部分组成。其中,实验总结是学生实验报告的内容。

  实验教学参考学时为36学时,分9次实验课。

 实验教材:《医学影像图像处理实践教程》 清华大学出版社,邱建峰等 主编,2013年。

 

II  正文

实验一  医学图像处理初步认识

一 教学目的

(一)了解CTMRI影像数据采集。
(二)掌握使用MATLAB读取和显示影像。
(三)掌握使用MATLAB来获取图像的大小、颜色、高度、 宽度等相关信息。
(四)掌握使用MATLAB显示影像及其原始直方图。
(五)掌握使用MATLAB按照指定要求存储影像。
(六)熟悉使用MATLAB安装SPMREST等软件。

二 教学要求

计算机、Matlab2012b软件、SPM软件、REST软件、待处理图片。

三 教学内容

(一)如何查找通过U盘或者光盘导出的DICOM数据。

(二)简单图像处理命令:

imread()函数读取图像

imshow()函数显示图像

imfinfo()函数获取图像信息

dicominfo()函数获取DICOM图像信息

imhist()函数显示图像原始直方图

saveas()imwrite()函数保存图像并分析其差别

imshow(I,[low high])显示图像,设置不同的[low high],观察图像的变化

im2bw将一幅灰度图像转化为二值图像,并且用imshow显示出来观察图像的特征

(三) 在Matlab2012b平台安装SPM软件、REST软件和DPARSF软件。

实验二  医学图像处理基础

一 教学目的

(一)掌握影像格式转换
(二)掌握影像的灰度变换及直方图显示

(三)掌握影像的加法运算和减法运算

(四)熟悉spmrest软件界面

二 教学要求

计算机、Matlab2012b软件、SPM软件、REST软件、待处理图片。

三 教学内容

(一)读取一幅dicom图像,调整其灰阶范围至清晰显示,建立一个2x2的图片显示窗口,将原始图像、调整后图像及直方图进行对比显示,用下标(原始图、调整图、原始直方图、调整直方图)分别标注每一幅图像,最后将该图像保存为JPEG格式和BMP格式,用命令读取两种格式的图像信图像信息,比较其不同。

() 读取并显示待处理影像并获取原始直方图,用imadjust函数实现对影像像素值的灰度变换,主要包括对比度调整、亮度调整和灰度反转,将所有原始图像和变换后图像放一起进行对比显示并保存为JPEG格式。

() 对获取的待处理影像加上随机高斯噪声,并输出含随机噪声的四幅图像并显示;对两幅影像进行相加求平均处理;对四幅图像进行相加求平均处理;显示原图像和处理后图像并观察直方图变化。

() 获取同一部位的两幅影像造影像和蒙片像,将两幅图像进行相减,将减影后的图像进行对比度增强及反转变换并显示。
(五)在Matlab中打开SPM软件和REST软件,熟悉其操作界面。

实验三  医学图像运算

一 教学目的

(一)掌握影像的灰度变换。

(二)掌握影像的加法运算。

(三)掌握图像的平移、缩放、旋转、镜像、剪切,了解三种插值算法的特点。

二 教学要求

计算机、Matlab2012b软件、待处理图像。

三 教学内容

(一)读取并显示待处理影像并获取原始直方图,用imadjust函数实现对影像像素值的灰度变换,主要包括对比度调整、亮度调整和灰度反转,将所有原始图像和变换后图像放一起进行对比显示并保存为JPG格式。

(二)对获取的待处理影像加上随机高斯噪声,并输出含随机噪声的四幅图像并显示;对两幅影像进行相加求平均处理;对四幅图像进行相加求平均处理。

(三)参照实验教程,设计程序实现图像的不扩张矩阵平移处理、扩张矩阵平移处理,图像缩放和变形处理,图像的旋转处理,图像的镜像处理,图像的剪切处理。

实验四  医学图像增强

一 教学目的

(一)掌握直方图均衡化增强。

(二)掌握影像的噪声类型。

(三)掌握影像的均值滤波。

(四)掌握影像的中值滤波。

(五)熟悉影像的锐化滤波。

二 教学要求

计算机、Matlab2012b软件、待处理图像。

三 教学内容

(一)设计程序对图像添加高斯噪声、椒盐噪声、泊松噪声以及乘性噪声,比较各种噪声的特点。

(二)使用锐化滤波器边缘检测算子进行图像边缘提取。

(三)不同图像噪声平滑滤波比较。

(四)图像增强(直方图均衡化)。

实验五  医学图像分割

一 教学目的

(一)掌握医学图像直方图阈值分割法。

(二)掌握医学图像迭代阈值分割法。

(三)掌握医学图像大津阈值分割法。

(四)掌握医学图像边缘探测算法分割图像。

二 教学要求

计算机、Matlab2012b软件、待处理图像。

三 教学内容

(一)设计程序使用直方图法对图像进行分割。

(二)设计程序使用迭代阈值法对图像进行分割。

(三)使用matlab函数graythresh对图像进行分割。

(四)使用梯度算子、Roberts算子、Sobel算子、Prewitt算子、Log算子、Canny算子对图像进行分割。

实验六  医学图像配准

一 教学目的

(一)理解基于特征点的医学图像配准。

(二)掌握利用matlab中的cpselect进行两幅图像交互配准的方法。

二 教学要求

计算机、Matlab2012b软件、待处理图像。

三 教学内容

基于特征点的图像配准:首先提取图像信息的特征点,然后以这些特征点为模型进行配准。通过特征点计算变换参数的基础是两个一一对应的点集,一个点集来自参考图像,另一个来自待配准图像。

     Matlab中使用特征点进行图像配准包括以下步骤:

(一)将图像读入到matlab空间。

(二)使用cpselect函数制定图像中的成对特征点,并保存特征点。

(三)指定要使用的变换类型,并根据特征点对推测参数。利用cp2tform函数对图像的对应点生成变换结构,利用imtransform函数完成空间变换。

(四)对没有对准的图像进行变换,使之对准。

实验七  医学图像融合

一 教学目的

(一)理解影像融合的意义。

(二)掌握常用影像融合方法。

(三)熟练运用matlab软件进行融合操作。

二 教学要求

计算机、Matlab2012b软件、待处理图像。

三 教学内容

(一)使用图像像素值极大(小)法进行图像融合。

(二)使用图像像素加权法进行图像融合。

(三)使用傅里叶变换法进行图像融合。

实验八 fMRI原理及SPM软件应用()

一 教学目的

(一)熟悉广义的fMRI和狭义的fMRI

(二)熟悉SPM软件工作流程。

二 教学要求

计算机、Matlab2012b软件、待处理图像。

三 教学内容

(一)格式转换。

(二)slice time(时间层校正)。

(三)realign(头动校正)。

(四)normalise(配准)。

(五)smooth(平滑)。

(六)统计分析。

(七)结果显示。

实验九 fMRI原理及SPM软件应用()

一 教学目的

(一)熟悉SPM软件预处理数据的缺点。

(二)熟悉DPARSF处理静息态fMRI的方法。

二 教学要求

计算机、Matlab2012b软件、待处理图像。

三 教学内容

(一)静息态fMRI数据预处理流程。

(二)静息态fMRI局部指标。

(三)静息态fMRI连接指标。

 

Ⅲ 教学组织与方法

  实施机构:由医学影像学系影像诊断教研室执行。

  组织内容:教案讲义审核、集体教学备课、教学方法研究、教学手段应用。

  教学方法

1. 实验教学:示教重点内容,核心程序先进行讲解,具体的设计由同学自行完成,可分组进行讨论,普通X线机等设备同学自己设计测量,辅助现代教育技术和传统教学手段。

2. 实验地点:医学影像学实验室。教师由影像诊断学教研室委派。

3. 辅导形式:实验教师核心程序讲解、同学独立完成完整程序、现场答疑、实验报告总结分析等。

  考核办法:实验课的成绩占总成绩35%,实验考核不合格者不能参加理论考试。

 

   教学时数分配表

实验内容

教学时数

实验类型

医学图像处理初步认识

4

设计型

医学图像处理基础

4

设计型

医学图像运算

4

设计型

医学图像增强

4

设计型

医学图像分割

4

设计型

医学图像配准

4

设计型

医学图像融合

4

设计型

fMRI原理及SPM软件应用()

4

验证型

fMRI原理及SPM软件应用()

4

验证型

 

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