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《生物醫(yī)學(xué)圖像處理》理論教學(xué)大綱

（供計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)使用）

一、課程性質(zhì)、目的和任務(wù)

《生物醫(yī)學(xué)圖像處理》課程是計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的重要必修課程，是研究生物醫(yī)學(xué)圖像處理的基本理論、方法、實用技術(shù)以及應(yīng)用的專門科學(xué)。生物醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)在醫(yī)學(xué)診斷、臨床治療和醫(yī)療手術(shù)導(dǎo)航等方面起著重要的作用。在現(xiàn)代醫(yī)院管理信息系統(tǒng)中，生物醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)對確保醫(yī)院各部門或者醫(yī)院與醫(yī)院之間的醫(yī)學(xué)影像信息的傳輸、存儲和處理的高保真度有著及其重要的作用。隨著醫(yī)學(xué)領(lǐng)域信息化的發(fā)展，計算機生物醫(yī)學(xué)圖像處理在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用將得到更深入的發(fā)展。

二、課程基本要求

1.本課程分為掌握、熟悉和了解三種層次要求

“掌握”的內(nèi)容要求理解透徹，能在本學(xué)科和相關(guān)學(xué)科的學(xué)習(xí)工作中熟練、靈活運用其基本理論和基本概念；“熟悉”的內(nèi)容要求能熟知其相關(guān)內(nèi)容的概念及有關(guān)理論，并能適當(dāng)應(yīng)用；“了解”的內(nèi)容要求對其中的概念和相關(guān)內(nèi)容有所了解。

2.通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生理解生物醫(yī)學(xué)圖像的相關(guān)概念，掌握生物醫(yī)學(xué)圖像處理的基本理論、技術(shù)、方法和應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)圖像處理的整體結(jié)構(gòu)框架，通過編程提高動手能力，逐漸形成分析和解決相關(guān)生物醫(yī)學(xué)圖像處理實際問題的能力。

3.考試:掌握的內(nèi)容約占70%，熟悉、了解的內(nèi)容約占25%，有5%左右的大綱外內(nèi)容。

4.本課程選用教材為:《數(shù)字圖像處理》（MATLAB版），岡薩雷斯著，阮秋琦等譯，電子工業(yè)出版社，2014年1月第二版。

三、課程基本內(nèi)容及學(xué)時分配

課程基本內(nèi)容為:醫(yī)學(xué)圖像獲取、醫(yī)學(xué)圖像變換、醫(yī)學(xué)圖像增強、醫(yī)學(xué)圖像恢復(fù)、醫(yī)學(xué)圖像分割、醫(yī)學(xué)的壓縮、存儲和通訊等六個模塊。

課程學(xué)時共90學(xué)時，其中，理論54學(xué)時，實驗36學(xué)時。

第一章 醫(yī)學(xué)圖像處理基礎(chǔ)知識（3學(xué)時）

【掌握】

1.圖像的獲取、顯示與保存；

2.圖像數(shù)字化及矩陣表示；

3.常用的圖像文件格式；

4. 醫(yī)學(xué)圖像的相關(guān)術(shù)語；

5.醫(yī)學(xué)圖像成像原理。

【熟悉】

1.醫(yī)學(xué)圖像處理的發(fā)展?fàn)顩r及主要應(yīng)用；

2.MATLAB圖像處理工具箱的使用方法。

【了解】

1. 當(dāng)今國內(nèi)外醫(yī)學(xué)圖像處理發(fā)展的重點和趨勢。

第二章 圖像增強（12學(xué)時）

【掌握】

1.圖像灰度變換；

2.直方圖均衡化；

3.圖像的平滑；

4.圖像的銳化；

5.醫(yī)學(xué)圖像增強的應(yīng)用。

【熟悉】

1.中值濾波法，均值濾波法，微分法；

2.直方圖的用途；

3.圖像邊緣檢測；

3.高通濾波，低通濾波。

【了解】

1. 傅里葉變換原理及計算方法。

第三章 圖像的復(fù)原（3學(xué)時）

【掌握】

1.圖像復(fù)原的基本概念；

2.圖像的退化模型，連續(xù)的圖像退化模型，離散的退化模型。

【熟悉】

1.圖像復(fù)原的原理和作用；

2.圖像的幾何矯正；

3.僅有噪聲的圖像復(fù)原。

【了解】

1.幾種圖像復(fù)原算法。

第四章 醫(yī)學(xué)圖像的壓縮（3學(xué)時）

【掌握】

1.圖像壓縮編碼的概念、標(biāo)準(zhǔn)、分類和必要性；

2.醫(yī)學(xué)圖像存檔方法；

3.醫(yī)學(xué)圖像讀取與通信。

【熟悉】

1. PACS中的圖像標(biāo)準(zhǔn)；

2.幾種主要的圖像壓縮編碼方法。

【了解】

1.當(dāng)前圖像編碼一些新的算法；

2.基于小波變換的圖像壓縮。

第五章 彩色圖像處理（3學(xué)時）

【掌握】

1. 彩色圖像的表示；

【熟悉】

1. 彩色空間轉(zhuǎn)換；

2. 彩色圖像處理。

【了解】

1. 彩色圖像的空間濾波。

第六章 圖像的分割（12學(xué)時）

【掌握】

1.圖像分割的概念及作用；

2.閾值法的具體算法流程；

3.區(qū)域生長法的具體算法流程。

4.醫(yī)學(xué)圖像分割的應(yīng)用。

【熟悉】

1.圖像分割的程序設(shè)計流程；

2.分水嶺法的具體算法流程。

【了解】

1.醫(yī)學(xué)圖像分割新技術(shù)。

第七章 圖像的特征分析（9學(xué)時）

【掌握】

1.圖像信息的主要特征；

2.圖像的形態(tài)學(xué)運算。

【熟悉】

1.圖像的目標(biāo)與模式識別。

【了解】

1.圖像的紋理特征及相關(guān)處理。

第八章 醫(yī)學(xué)圖像處理應(yīng)用（9學(xué)時）

【掌握】

1.醫(yī)學(xué)圖像處理在指導(dǎo)治療技術(shù)中的應(yīng)用；

2.醫(yī)學(xué)圖像在手術(shù)計劃和導(dǎo)航中的應(yīng)用。

【熟悉】

1.虛擬人技術(shù)原理；

2.醫(yī)學(xué)圖像后處理算法及軟件編寫流程。

【了解】

1. 機器學(xué)習(xí)在醫(yī)學(xué)圖像處理中的新應(yīng)用。

《生物醫(yī)學(xué)圖像處理》

（供計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)使用）

一、實踐（實驗）教學(xué)的指導(dǎo)思想和教學(xué)目的

《生物醫(yī)學(xué)圖像處理》是計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的重要必修課程，其理論性和實踐性均很強。通過實驗環(huán)節(jié)，加強學(xué)生對所學(xué)生物醫(yī)學(xué)圖像處理原理、方法和算法的深入理解及熟練掌握，為今后進(jìn)行生物醫(yī)學(xué)圖像處理相關(guān)程序的編制和開發(fā)打下良好的基礎(chǔ)。

本課程的實驗，應(yīng)結(jié)合理論學(xué)習(xí)內(nèi)容，讓學(xué)生通過實驗達(dá)到以下目的:

1．熟練掌握MATLAB軟件來實現(xiàn)圖像處理編程，了解幾種常用圖像處理軟件的使用方法；

2.編程實現(xiàn)生物醫(yī)學(xué)圖像處理的各種常用算法；

3.能夠結(jié)合數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)知識，開發(fā)出相應(yīng)的生物醫(yī)學(xué)圖像處理系統(tǒng),加強學(xué)生計算機程序設(shè)計的能力。

二、實踐（實驗）教學(xué)的基本要求

1.基本要求:

(1)．掌握醫(yī)學(xué)圖像的成像原理與類型，并能恰當(dāng)選擇相應(yīng)的圖像格式。

(2)．掌握MATLAB工具的使用方法，并能借助它完成相應(yīng)的生物醫(yī)學(xué)圖像處理問題。

(3)．能應(yīng)用所學(xué)的程序設(shè)計語言，實現(xiàn)較簡單的生物醫(yī)學(xué)圖像處理方法，比如圖像的銳化，比如圖像的平滑，位置變換等。

(4)．綜合運用所學(xué)圖像處理知識，并能結(jié)合當(dāng)前計算機科學(xué)與技術(shù)，開發(fā)出簡單的生物醫(yī)學(xué)圖像處理系統(tǒng)，完成一個設(shè)計性實驗。

(5)．實驗結(jié)束后一周內(nèi)交上實驗報告。實驗報告內(nèi)容包括:實驗名稱、實驗?zāi)康囊?、實驗?nèi)容、實驗結(jié)果等等。

2.課程采用在機房上機實驗方式，根據(jù)實驗實際情況，2-4人一組。

三、使用教材

《數(shù)字圖像處理》（MATLAB版），岡薩雷斯著，阮秋琦等譯，電子工業(yè)出版社，2014年1月第2版。

四、考核方式

實驗平時成績包括實驗教學(xué)過程表現(xiàn)成績和實驗報告成績。實驗過程表現(xiàn)成績:包括學(xué)習(xí)態(tài)度是否認(rèn)真、實驗操作是否正確規(guī)范、基本技能掌握程度、是否具有創(chuàng)新意識等方面；實驗報告成績:包括實驗報告格式是否正確、原理是否論述清楚、實驗結(jié)果分析討論是否符合邏輯，報告字跡是否清楚等方面。

五、實踐（實驗）項目表