生物医学图象处理要点：
生物医学成像和图像处理的地位和作用
生物医学成像和图像处理的发展概况和应用
数字图象处理的发展概况和应用
数字图象处理系统简介
主要参考文献
主要网上资源课程内容：
生物医学成像生物医学图象处理
生物医学成像及图像处理在生命科学研究、
医学诊断、临床治疗等方面起着重要的作用,X射线,CT,MRI的发现或发明者获得诺贝尔奖，就是其重要价值的印证。
医学成像及图像处理设备占医院投资中的比例越来越高。仅 GE公司下属的北京航卫
2003年生产的中低档 CT，销售额就达 30亿元。
发达国家高度重视。以美国为例，它是 NSF，
NIH的重要资助领域，近年美国还成立了
NIBIB机构专门资助医学成像和生物医学工程领域的研究。
伦琴因发现 X射线获得首届诺贝尔物理学奖。
Hounsfield和 Cormack因发明 CT获得
1979年诺贝尔医学和生理学奖。
Bloch和 Purcell因发现 NMR现象获得 1952年诺贝尔物理学奖。
发明 MRI中 Fourier重建方法的 Ernst
获得 1991年诺贝尔化学奖。
Lauterbur和 Mansfield因发明 MRI方法获得 2003年诺贝尔医学和生理学奖。
光学成像点击图片播放视频
X-Ray
MRI
MRI
MRI
PET
超声图象超声图象超声图象
Photo courtesy Philips Research
Ultrasound examination during pregnancy
超声图象
Photo courtesy Philips Research
3D ultrasound images
DSA
红外图象红外图象医学图象医学图象
Radiologist
MRI
Neuro
Physiologist EMG
Physician
Diagnosis
Chemist
NeurologistPathologist
Cardiologist
EEG
ECG
CT
US
UV
TLC
HPLC ISE
FFM
Diagnosing Disease
Imaging System
End
User
Processing
Display
Spectroscopy
Imaged
Object
DetectionImageFormation
Radiation
or Energy
Human Neck
Plane,Sagittal
Sequence,Spin Echo
Wrist Image
Coil,Asym STS
Sequence,Spin Echo
Slice,Coronal
TR/TE,2000/27 ms
FOV,8 cm
Thk,1.5 mm
Matrix,256x256
Nex,1
Hydrocephalus
MRI Center,University of Rochester Medical School
Image Contrast (T2)
SI
GN
AL
TE
White
Tumor
MR Angiography
Head
S/I Projection
MRI Center,University of Rochester Medical School
Proton NMR Spectroscopy in Multiple Sclerosis
PM Matthews,Neurology 41:1252 (1991)
CHO Choline
Cr Creatine
NAA N-acetyl aspartate
LA Lactate
Active PlaqueNormal-AppearingWhite Matter
Multispectral Tissue Classification
T1
T2
3D Histogram
Segmented
Image
Fletcher,Barsotti,Hornak,Magn,Reson,Med,29:623 (1993)
Morphological Image Processing
Chen,Dougherty,Totterman,Hornak,Magn,Reson,Med,29:358 (1993)
Normal
Cystic
Sclerotic
Osteoporosis
Motor Activation - Right Index Finger Movement
1 Hz 2 Hz 3
Hz
%?
100
75
5
0
25
Schlaug,et al,1995,Harvard Medical School and Beth Israel Hospital
Asymmetry of Auditory Regions in
Musicians with Perfect Pitch
Schlaug,et al,Science 267:699 (1995)
Mammography
乳腺造影术
Benign lesion - Fibroadenoma
Colonoscopy with spiral CT Spiral scan
CT (by Picker)
3D图象生物医学图像处理的基础数字图像处理前导课程：
电路基本理论信号与系统数字信号处理相关课程：
计算机图形学计算机视觉图 象 处 理
Image Processing
百闻不如一见
One picture is worth more than
ten thousand words.
Anonymous
人类通过眼、耳、鼻、舌、身接受信息，感知世界。约有 75%
的信息是通过视觉系统获取的。
数字图象处理是用数字计算机处理所获取视觉信息的技术。
图象处理如同变戏法。戏法人人会变，各有巧妙不同。希望同学通过本课程，学到图象处理的巧妙。
点击图片播放视频数字图象处理的发展概况和应用发展概况：
（ 1）二十世纪二十年代：图象远距离传输。
（ 2）二十世纪五十年代：数字计算机发展到一定水平，数字图象处理引起巨大关注。
（ 3） 1964年：美国喷气推进实验室用计算机对,徘徊者七号,太空船发回的大批月球照片进行处理 。 数字图象处理应用从空间研究计划扩展到生物医学,工业生产,军事侦察等领域 。
图象处理最先应用于空间探索图象处理最先应用于空间探索
（ 4）二十世纪六十年代末：数字图象处理较完整的理论体系已形成，成为一门新兴的学科。
（ 5）二十世纪六十年代至八十年代：随着离散数学理论的创立和完善，数字图象处理理论和方法进一步完善，应用范围更加广泛。
（ 6） 二十世纪八十年代以来：数字图象处理向更高级的方向发展：实时性,智能化,普及化,网络化,低成本 。
应用领域：
通信,图象传输，电视电话,HDTV等。
宇宙探测,星体图片处理。
遥感,地形,地质,矿藏探查,森林,水利,
海洋,农业等资源调查,自然灾害预测,环境污染的监测,气象云图 。
生物医学,CT,NMR,PET,SPECT,
DSA,X射线成象,B超,红外图象,显微图象 。
工业生产,产品质量检测,生产过程控制,
CAD,CAM。
应用领域：
军事,军事目标侦察,制导系统,警戒系统,
自动火器控制,反伪装等 。
公安,现场照片,指纹,手迹,印章,人像等处理和鉴别 。
档案,过期的文字,图片档案的修复和处理 。
机器人视觉
娱乐,电影特技,动画,广告,MTV等 。
应用举例非生物医学领域空间探索地球资源勘探遥感图片气象预报气象云图气象预报计算机绘画计算机绘画计算机合成图像计算机合成图像广告设计影视点击按钮播放视频动画网页设计网页设计点击图片 播放 FLASH
Wallpaper
娱乐军事应用目标跟踪军事应用隐形飞机、定位轰炸军事应用军事应用交通监控自动驾驶数字图象处理系统简介输入及数字化设备计算机系统显示及记录设备输入及数字化设备
摄象机
鼓式扫描器
平台式光密度计
视频卡
扫描仪
数码相机
DV
显示及记录设备
图象显示器
鼓式扫描器
图象拷贝机
绘图仪
激光打印机
喷墨打印机图象记录介质纸胶片照片缩微胶片幻灯片录象带磁盘光盘电影主要参考文献
Kenneth R,Castleman,Digital Image Processing,清华大学出版社,1998。
,MATLAB 6.X图像处理,（孙兆林，清华大学出版社,2002）。（实验教材）
R.C.冈萨雷斯等,,数字图像处理,,电子工业出版社,2003。
章毓晋,,图象处理和分析,,清华大学出版社，
1999。
容观澳,,计算机 图象处理,,清华大学出版社，
2000。
荆仁杰等,,计算机 图象处理,,浙江大学出版社，
1990。
余松煜，周源华，吴时光,,数字图象处理,,电子工业出版社。
周新伦，柳健，刘华志,,数字图象处理,,国防工业出版社,1986。
IEEE Transactions on Medical Imaging
Medical Physics
Physics in Medicine and Biology
IEEE Transactions on Communications
IEEE Transactions on Computers
IEEE Transactions on Information Theory
IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine
Intelligence
IEEE Transactions on System,Man and Cybernetics
IEEE Transactions on Acoustics,Speech and Signal
Processing
Pattern Recognition
Computer Vision,Graphics,and Image Processing
主要网上资源
Yahoo Signal and Image Processing Links,
http://dir.yahoo.com/Science/engineering/elec
trical_engineering/signal_and_image_processi
ng/
Digital Image and Signal Processing Links:
http://icsl.ee.washington.edu/links/dsp.html
Homework:
Page 11
Problem 7
Problem 8
Note:
Solutions of the problems should be written in
English,
Terms
CT:computerized tomography
MRI:magnetic resonance imaging
PET:positron emission tomography
SPECT:single photon emission tomography
DSA:digital subtraction angiography
PACS:picture archiving and communication
system
Terms
Computer graphic,计算机图形学
Computer vision,计算机视觉
生物医学成像和图像处理的地位和作用
生物医学成像和图像处理的发展概况和应用
数字图象处理的发展概况和应用
数字图象处理系统简介
主要参考文献
主要网上资源课程内容：
生物医学成像生物医学图象处理
生物医学成像及图像处理在生命科学研究、
医学诊断、临床治疗等方面起着重要的作用,X射线,CT,MRI的发现或发明者获得诺贝尔奖，就是其重要价值的印证。
医学成像及图像处理设备占医院投资中的比例越来越高。仅 GE公司下属的北京航卫
2003年生产的中低档 CT，销售额就达 30亿元。
发达国家高度重视。以美国为例，它是 NSF，
NIH的重要资助领域，近年美国还成立了
NIBIB机构专门资助医学成像和生物医学工程领域的研究。
伦琴因发现 X射线获得首届诺贝尔物理学奖。
Hounsfield和 Cormack因发明 CT获得
1979年诺贝尔医学和生理学奖。
Bloch和 Purcell因发现 NMR现象获得 1952年诺贝尔物理学奖。
发明 MRI中 Fourier重建方法的 Ernst
获得 1991年诺贝尔化学奖。
Lauterbur和 Mansfield因发明 MRI方法获得 2003年诺贝尔医学和生理学奖。
光学成像点击图片播放视频
X-Ray
MRI
MRI
MRI
PET
超声图象超声图象超声图象
Photo courtesy Philips Research
Ultrasound examination during pregnancy
超声图象
Photo courtesy Philips Research
3D ultrasound images
DSA
红外图象红外图象医学图象医学图象
Radiologist
MRI
Neuro
Physiologist EMG
Physician
Diagnosis
Chemist
NeurologistPathologist
Cardiologist
EEG
ECG
CT
US
UV
TLC
HPLC ISE
FFM
Diagnosing Disease
Imaging System
End
User
Processing
Display
Spectroscopy
Imaged
Object
DetectionImageFormation
Radiation
or Energy
Human Neck
Plane,Sagittal
Sequence,Spin Echo
Wrist Image
Coil,Asym STS
Sequence,Spin Echo
Slice,Coronal
TR/TE,2000/27 ms
FOV,8 cm
Thk,1.5 mm
Matrix,256x256
Nex,1
Hydrocephalus
MRI Center,University of Rochester Medical School
Image Contrast (T2)
SI
GN
AL
TE
White
Tumor
MR Angiography
Head
S/I Projection
MRI Center,University of Rochester Medical School
Proton NMR Spectroscopy in Multiple Sclerosis
PM Matthews,Neurology 41:1252 (1991)
CHO Choline
Cr Creatine
NAA N-acetyl aspartate
LA Lactate
Active PlaqueNormal-AppearingWhite Matter
Multispectral Tissue Classification
T1
T2
3D Histogram
Segmented
Image
Fletcher,Barsotti,Hornak,Magn,Reson,Med,29:623 (1993)
Morphological Image Processing
Chen,Dougherty,Totterman,Hornak,Magn,Reson,Med,29:358 (1993)
Normal
Cystic
Sclerotic
Osteoporosis
Motor Activation - Right Index Finger Movement
1 Hz 2 Hz 3
Hz
%?
100
75
5
0
25
Schlaug,et al,1995,Harvard Medical School and Beth Israel Hospital
Asymmetry of Auditory Regions in
Musicians with Perfect Pitch
Schlaug,et al,Science 267:699 (1995)
Mammography
乳腺造影术
Benign lesion - Fibroadenoma
Colonoscopy with spiral CT Spiral scan
CT (by Picker)
3D图象生物医学图像处理的基础数字图像处理前导课程：
电路基本理论信号与系统数字信号处理相关课程：
计算机图形学计算机视觉图 象 处 理
Image Processing
百闻不如一见
One picture is worth more than
ten thousand words.
Anonymous
人类通过眼、耳、鼻、舌、身接受信息，感知世界。约有 75%
的信息是通过视觉系统获取的。
数字图象处理是用数字计算机处理所获取视觉信息的技术。
图象处理如同变戏法。戏法人人会变，各有巧妙不同。希望同学通过本课程，学到图象处理的巧妙。
点击图片播放视频数字图象处理的发展概况和应用发展概况：
（ 1）二十世纪二十年代：图象远距离传输。
（ 2）二十世纪五十年代：数字计算机发展到一定水平，数字图象处理引起巨大关注。
（ 3） 1964年：美国喷气推进实验室用计算机对,徘徊者七号,太空船发回的大批月球照片进行处理 。 数字图象处理应用从空间研究计划扩展到生物医学,工业生产,军事侦察等领域 。
图象处理最先应用于空间探索图象处理最先应用于空间探索
（ 4）二十世纪六十年代末：数字图象处理较完整的理论体系已形成，成为一门新兴的学科。
（ 5）二十世纪六十年代至八十年代：随着离散数学理论的创立和完善，数字图象处理理论和方法进一步完善，应用范围更加广泛。
（ 6） 二十世纪八十年代以来：数字图象处理向更高级的方向发展：实时性,智能化,普及化,网络化,低成本 。
应用领域：
通信,图象传输，电视电话,HDTV等。
宇宙探测,星体图片处理。
遥感,地形,地质,矿藏探查,森林,水利,
海洋,农业等资源调查,自然灾害预测,环境污染的监测,气象云图 。
生物医学,CT,NMR,PET,SPECT,
DSA,X射线成象,B超,红外图象,显微图象 。
工业生产,产品质量检测,生产过程控制,
CAD,CAM。
应用领域：
军事,军事目标侦察,制导系统,警戒系统,
自动火器控制,反伪装等 。
公安,现场照片,指纹,手迹,印章,人像等处理和鉴别 。
档案,过期的文字,图片档案的修复和处理 。
机器人视觉
娱乐,电影特技,动画,广告,MTV等 。
应用举例非生物医学领域空间探索地球资源勘探遥感图片气象预报气象云图气象预报计算机绘画计算机绘画计算机合成图像计算机合成图像广告设计影视点击按钮播放视频动画网页设计网页设计点击图片 播放 FLASH
Wallpaper
娱乐军事应用目标跟踪军事应用隐形飞机、定位轰炸军事应用军事应用交通监控自动驾驶数字图象处理系统简介输入及数字化设备计算机系统显示及记录设备输入及数字化设备
摄象机
鼓式扫描器
平台式光密度计
视频卡
扫描仪
数码相机
DV
显示及记录设备
图象显示器
鼓式扫描器
图象拷贝机
绘图仪
激光打印机
喷墨打印机图象记录介质纸胶片照片缩微胶片幻灯片录象带磁盘光盘电影主要参考文献
Kenneth R,Castleman,Digital Image Processing,清华大学出版社,1998。
,MATLAB 6.X图像处理,（孙兆林，清华大学出版社,2002）。（实验教材）
R.C.冈萨雷斯等,,数字图像处理,,电子工业出版社,2003。
章毓晋,,图象处理和分析,,清华大学出版社，
1999。
容观澳,,计算机 图象处理,,清华大学出版社，
2000。
荆仁杰等,,计算机 图象处理,,浙江大学出版社，
1990。
余松煜，周源华，吴时光,,数字图象处理,,电子工业出版社。
周新伦，柳健，刘华志,,数字图象处理,,国防工业出版社,1986。
IEEE Transactions on Medical Imaging
Medical Physics
Physics in Medicine and Biology
IEEE Transactions on Communications
IEEE Transactions on Computers
IEEE Transactions on Information Theory
IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine
Intelligence
IEEE Transactions on System,Man and Cybernetics
IEEE Transactions on Acoustics,Speech and Signal
Processing
Pattern Recognition
Computer Vision,Graphics,and Image Processing
主要网上资源
Yahoo Signal and Image Processing Links,
http://dir.yahoo.com/Science/engineering/elec
trical_engineering/signal_and_image_processi
ng/
Digital Image and Signal Processing Links:
http://icsl.ee.washington.edu/links/dsp.html
Homework:
Page 11
Problem 7
Problem 8
Note:
Solutions of the problems should be written in
English,
Terms
CT:computerized tomography
MRI:magnetic resonance imaging
PET:positron emission tomography
SPECT:single photon emission tomography
DSA:digital subtraction angiography
PACS:picture archiving and communication
system
Terms
Computer graphic,计算机图形学
Computer vision,计算机视觉
