最全的医学成像原理课件-第4章数字X线成像

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1、第四章数字X线成像主要内容第一节数字图像基础知识第二节计算机X线摄影第三节数字X线摄影第四节数字剪影血管摄影数字X线成像技术是传统的X线技术与计算机技术结合的产物。第一节数字图像基础知识一、数字图像概念数字图像：如果将一幅图像空间位置分成有限个像素的小区域，每个像素中的灰度平均值用一个整数来表示，这种图像信息便是数字信号，图像信息为数字信号的图像就是数字图像。与数字图像有关的基本概念：1．体素（voxel）代表一定厚度的三维空间的人体体积单元。是一个三维的概念。2．像素（pixel）组成数字图像的基本单元。是一个二维概念，是体素在成像平面的表现。3．像素值是像素的灰度值或

2、强度值，一个像素只具有一个灰度值。4．视野（fieldofview，FOV）拟进行检查容积的选定区域。5．图像重建（imagereconstruction）用采集的原始数据经计算而得到显示图像数据的过程。6．部分容积效应（partialvolumeeffect）某像素位置上可能有多个不同X线吸收系数的体素存在，该处像素的灰度值往往是多个体素灰度值依其体积所占比例而得的平均灰度值的现象。7．空间分辩力（spatialresolution）是指图像能分辨相邻两点的能力，常用能分辨两个点间的最小距离来表示。又称几何分辨力。8．密度分辩力（densityresolution）图像

3、中可辨认低密度差别的最小极限，即对细微密度差别的分辨能力（数字图像灰度精度的范围）。又称为图像的灰度分辨力（或对比度分辨力）。9．时间分辩力（temporalresolution）成像系统对被检体组织运动部位的瞬间成像能力。二、数字图像与图像矩阵、灰度级数的关系1．与图像矩阵的关系图像矩阵中的行与列的数目一般都是2的倍数。一幅图像中包含的像素数目等于图像矩阵行数与列数的乘积。2．与灰度级数的关系A/D转换器将连续变化的灰度值转化为一系列离散的整数灰度值，量化后的整数灰度值又称为灰度级（graylevel）或灰阶。每个像素的灰度精度范围从l位（2个灰度级）到12位（4096

4、个灰度级）三、数字图像的形成1．图像数据采集是通过各种接收器件（如成像板、探测器、CCD摄像管、检测器、探头等），将曝光或扫描等形式收集到的模拟信号转换成数字信号。数字图像的数据采集大都经过三个步骤：（1）分割：是将图像分割成若干个小单元的空间取样处理（下图a）。（2）采样：对一幅图像采样时该图像中像素的每一个亮点被采样，亮点的光强度通过光电倍增管转换成电信号（模拟信号）（下图b）。（3）量化：量化过程中，每一个被采样像素的亮度值都取整数（0、正数或负数），所取的数值决定了数字图像的灰度值，并且精确地对应于像素点。整个量化过程，整数表示的电子信号完全取决于原始信号的强度，

5、并且与原始信号的强度成正比。2．信号处理计算机接受数据采集系统的数字信号后，立即进行数据处理：根据需要采取放大、滤波或降噪等处理方法，并将像素的位置信息与强度信息结合，重建出一幅图像。3．图像显示计算机将信号处理后重建的图像输出至监视器屏幕上显示。同时，将所接受到的图像数据进行存储，以备随时调用、显示或重建。四、数字图像的特点从应用角度分析，数字图像与模拟图像相比具有其自身的特点：1．密度分辨力高屏-片系统的密度分辨力只能达到26灰阶，数字图像的密度分辨力可达到210~l2灰阶。2．可进行后图像处理只要保留原始数据，就可以根据诊断需要，有针对性的对图像进行处理，以达到改善

6、图像质量，增加诊断信息，提高诊断准确性的目的。3．可以高保真地存储、调阅、传输或拷贝数字图像可以存储于磁盘、磁带、光盘及各种记忆卡中，并可随时进行调阅、传输。五、数字图像的基本处理常用的医学数字图像处理技术有：图像增强、图像运算、图像变换、图像分割及图像重建等。1．图像增强图像增强是增强图像中某些有用信息，削弱或去除无用信息。如：增强图像对比度、提高信噪比、强调组织边缘等。2．图像运算图像运算分为代数运算和几何运算。图像代数运算是指对两幅或两幅以上的图像进行加、减、乘、除运算，处理的基本单位是像素，通过运算改变像素灰度值，但不改变像素之间的相对位置关系。图像几何运算是指对

7、图像进行缩放、平移、旋转、错切、镜像等改变像素相对位置的处理。3．图像变换图像变换是指将图像转换到频率域或其他非空间域的变换域中进行处理。4．图像分割图像分割是按照某种原则将图像分成若干个有意义的部分，使得每一部分都符合某种一致性要求。5．三维重建三维图像重建是指利用获得的连续二维断层图像信息，按照体绘制、面绘制等运算方法，重建出反映组织三维信息的三维影像。面绘制适于重建单个脏器组织，重在显示组织外观形态和空间结构，但不描述组织内部信息，信息利用率较小。临床常用的面绘制有表面阴影显示（SSD）（下图a）。体绘制适于多个脏器组织