課程簡介
Course Introduction
醫(yī)學圖像處理是將醫(yī)學影像和計算機科學技術緊密結(jié)合的一門課程。本課程的目標是使學生掌握醫(yī)學圖像的相關概念與圖像變換、增強、恢復、壓縮、分割及特征提取等技術；了解醫(yī)學圖像處理的整體結(jié)構框架及新技術；掌握如何實現(xiàn)醫(yī)學圖像處醫(yī)學圖像處理算法的程序編寫，培養(yǎng)學生具備醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)實際醫(yī)學影像處理與分析所需要的能力。
教學大綱
Teaching Syllabus
《生物醫(yī)學圖像處理》理論教學大綱
（供計算機科學與技術專業(yè)使用）
一、課程性質(zhì)、目的和任務
《生物醫(yī)學圖像處理》課程是計算機科學與技術專業(yè)的重要必修課程，是研究生物醫(yī)學圖像處理的基本理論、方法、實用技術以及應用的專門科學。生物醫(yī)學圖像處理技術在醫(yī)學診斷、臨床治療和醫(yī)療手術導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)學圖像處理技術對確保醫(yī)院各部門或者醫(yī)院與醫(yī)院之間的醫(yī)學影像信息的傳輸、存儲和處理的高保真度有著及其重要的作用。隨著醫(yī)學領域信息化的發(fā)展，計算機生物醫(yī)學圖像處理在醫(yī)療衛(wèi)生領域的應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，能在本學科和相關學科的學習工作中熟練、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內(nèi)容的概念及有關理論，并能適當應用；“了解”的內(nèi)容要求對其中的概念和相關內(nèi)容有所了解。
2.通過本課程的學習，使學生理解生物醫(yī)學圖像的相關概念，掌握生物醫(yī)學圖像處理的基本理論、技術、方法和應用，并在此基礎上學習醫(yī)學圖像處理的整體結(jié)構框架，通過編程提高動手能力，逐漸形成分析和解決相關生物醫(yī)學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)容及學時分配
課程基本內(nèi)容為:醫(yī)學圖像獲取、醫(yī)學圖像變換、醫(yī)學圖像增強、醫(yī)學圖像恢復、醫(yī)學圖像分割、醫(yī)學的壓縮、存儲和通訊等六個模塊。
課程學時共90學時，其中，理論54學時，實驗36學時。
第一章 醫(yī)學圖像處理基礎知識（3學時）
【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)學圖像的相關術語；
5.醫(yī)學圖像成像原理。
【熟悉】
1.醫(yī)學圖像處理的發(fā)展狀況及主要應用；
2.MATLAB圖像處理工具箱的使用方法。
【了解】
1. 當今國內(nèi)外醫(yī)學圖像處理發(fā)展的重點和趨勢。
第二章 圖像增強（12學時）
【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)學圖像增強的應用。
【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 圖像的復原（3學時）
【掌握】
1.圖像復原的基本概念；
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.圖像復原的原理和作用；
2.圖像的幾何矯正；
3.僅有噪聲的圖像復原。
【了解】
1.幾種圖像復原算法。
第四章 醫(yī)學圖像的壓縮（3學時）
【掌握】
1.圖像壓縮編碼的概念、標準、分類和必要性；
2.醫(yī)學圖像存檔方法；
3.醫(yī)學圖像讀取與通信。
【熟悉】
1. PACS中的圖像標準；
2.幾種主要的圖像壓縮編碼方法。
【了解】
1.當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)學圖像分割的應用。
【熟悉】
1.圖像分割的程序設計流程；
2.分水嶺法的具體算法流程。
【了解】
1.醫(yī)學圖像分割新技術。
第七章 圖像的特征分析（9學時）
【掌握】
1.圖像信息的主要特征；
2.圖像的形態(tài)學運算。
【熟悉】
1.圖像的目標與模式識別。
【了解】
1.圖像的紋理特征及相關處理。
第八章 醫(yī)學圖像處理應用（9學時）
【掌握】
1.醫(yī)學圖像處理在指導治療技術中的應用；
2.醫(yī)學圖像在手術計劃和導航中的應用。
【熟悉】
1.虛擬人技術原理；
2.醫(yī)學圖像后處理算法及軟件編寫流程。
【了解】
1. 機器學習在醫(yī)學圖像處理中的新應用。
《生物醫(yī)學圖像處理》
（供計算機科學與技術專業(yè)使用）
一、實踐（實驗）教學的指導思想和教學目的
《生物醫(yī)學圖像處理》是計算機科學與技術專業(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)，加強學生對所學生物醫(yī)學圖像處理原理、方法和算法的深入理解及熟練掌握，為今后進行生物醫(yī)學圖像處理相關程序的編制和開發(fā)打下良好的基礎。
本課程的實驗，應結(jié)合理論學習內(nèi)容，讓學生通過實驗達到以下目的:
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)絡的相關知識，開發(fā)出相應的生物醫(yī)學圖像處理系統(tǒng),加強學生計算機程序設計的能力。
二、實踐（實驗）教學的基本要求
1.基本要求:
(1)．掌握醫(yī)學圖像的成像原理與類型，并能恰當選擇相應的圖像格式。
(2)．掌握MATLAB工具的使用方法，并能借助它完成相應的生物醫(yī)學圖像處理問題。
(3)．能應用所學的程序設計語言，實現(xiàn)較簡單的生物醫(yī)學圖像處理方法，比如圖像的銳化，比如圖像的平滑，位置變換等。
(4)．綜合運用所學圖像處理知識，并能結(jié)合當前計算機科學與技術，開發(fā)出簡單的生物醫(yī)學圖像處理系統(tǒng)，完成一個設計性實驗。
(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、實驗目的要求、實驗內(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:包括學習態(tài)度是否認真、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
序號 | 內(nèi)容 | 學時 | 實踐（實驗）要求 | 實踐（實驗） 類型 | 備注 |
1 | MATLAB圖像處理工具與使用 | 3 | 掌握圖像的獲取方法、轉(zhuǎn)換方法和常用圖像處理工具的使用方法 | 基本技能訓練 | |
2 | 醫(yī)學圖像增強（直方圖均衡化法） | 3 | 掌握基于直方圖均衡化圖像增強的方法 | 基本技能訓練 | |
3 | 醫(yī)學圖像平滑 | 3 | 掌握圖像平滑的方法,如中值、均值濾波等 | 基本技能訓練 | |
4 | 醫(yī)學圖像銳化 | 3 | 掌握醫(yī)學圖像邊緣的銳化 | 基本技能訓練 | |
5 | 醫(yī)學圖像增強綜合 | 3 | 針對具體醫(yī)學圖像的特點，采取不同的方法進行處理，或者結(jié)合平滑、銳化等多種方式的圖像增強技術。 | 綜合性實驗 | |
6 | 醫(yī)學圖像恢復 | 3 | 熟悉基本的圖像復原技術與方法， | 基本技能訓練 | |
7 | 醫(yī)學圖像編碼 | 3 | 掌握圖像編碼的方法和標準 | 基本技能訓練 | |
8 | 彩色圖像處理 | 3 | 熟悉彩色圖像處理方法 | 基本技能訓練 | |
9 | 醫(yī)學圖像分割（閾值分割法） | 3 | 掌握基于閾值的醫(yī)學圖像區(qū)域分割的方法與技巧 | 基本技能訓練 | |
10 | 醫(yī)學圖像分割（區(qū)域分割法） | 2 | 掌握基于區(qū)域的醫(yī)學圖像區(qū)域分割的方法與技巧，如區(qū)域生長、分水嶺方法等 | 基本技能訓練 | |
11 | 醫(yī)學圖像分割（統(tǒng)計分割法） | 2 | 掌握基于統(tǒng)計的醫(yī)學圖像區(qū)域分割的方法與技巧，如聚類分割等技術。 | 基本技能訓練 | |
12 | 醫(yī)學圖像處理系統(tǒng) | 6 | 綜合應用所學的醫(yī)學圖像處理知識，制作一個結(jié)合具體醫(yī)學圖像進行分析的處理系統(tǒng)，將圖像平滑、增強、分割的技術有機地結(jié)合起來 | 設計性實驗 |
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