医学图像处理教案-3-4

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1、教案首页第3-4次课，授课时间2008.3.3、3.5，教案完成时间2月20日课程名称医学图像处理年级2004专业，层次生物医学工程五年制本科教员卢虹冰专业技术职务教授授课方式（大，小班）大班学时4授课题目（章，节）第二章图像的灰度与几何变换基本教材或主要参考书基本教材：《图像处理和分析》，章毓晋著清华大学出版社主要参考书：《医学影像处理与分析》，田捷等，电子工业出版社，2003教学目的与要求：通过本次课程的学习，应使学生了解及掌握图像灰度变换的基本形式，掌握几种常见的图像灰度变换，特别是对比度展宽、动态范围的调整、以及利用直方图进行图像均衡的方法。大体内容与时间安

2、排，教学方法：l图像的灰度变换概念10分钟l输入图像的g校正15分钟l对比度展宽15分钟l灰度级的修正15分钟l动态范围调整25分钟l直方图均衡化30分钟图像的几何变换40分钟小结10分钟时间安排：3月3日及3月5日共4节课教学方法：课堂讲授+上机实习教研室审阅意见：同意按照教案进行授课。（教学组长签名）年月日（教研室主任签名）年月日教案续页基本内容辅助手段和时间分配上节课我们介绍了数字图像处理的主要研究内容、图像处理系统的主要组成部分，以及相关研究领域和主要应用范围，并了解了数字图像的种类、图像的采样与量化过程、用于表征灰度图像特征的灰度直方图及用于表征彩色图像的

3、颜色术语及颜色模型，今天我们将学习两类最简单的图像变换：灰度变换和几何变换。本节课的主要内容如下：介绍常用的图像灰度变换，包括输入图像的g校正，对比度展宽，灰度级的修正，动态范围调整，直方图均衡化等方法，着重掌握对比度展宽、动态范围的调整、以及利用直方图进行图像均衡的方法。一、图像的灰度变换1、首先我们看看来图像的灰度变换的作用：»改善画质，使图像的显示效果更加清晰»不改变像素位置，改变像素的值»参见教材第四章第一节“点运算”2、常见图像灰度变换ü输入图像的g校正ü对比度展宽ü灰度级的修正ü动态范围调整ü直方图均衡化3、输入图像的g校正（1）为何要进行输入图像的g校

4、正：很多数字图像信息来自于CCD图像传感器，CCD的输入输出特性不是线性的，若不进行校正处理的话，将无法得到好的图像效果，如图1所示。图1无校正CCD图像效果示意图（2）如何进行g校正设CCD的输入（入射光强度）为L，输出（电流强度）为I，则有：当我们得到信号I之后，必须对其进行校正，使得后面处理的信息为L或L的近似估计值。例如:加洗的照片一般不对颜色进行校正配准，所以效果会比初次整卷洗的略差一些。进行g校正的方法如下：»g值的确定–通常CCD的g值在0.4~0.8之间，g值越小，画面的效果越差，如图2所示。10分钟配合演示幻灯片1-4，53主要专业外语词汇：ima

5、geenhancement:图像增强Gray-level:灰度Transformation:变换Histogram:直方图Equalization：均衡Dynamicrange:动态范围g=0.4g=0.8原图图2不同g值的效果示意图–根据画面对比度的分析，可以大致得到该设备的g值（或依据设备的参考值），如下所示：»对输入信息进行如下g校正•注意：估计所得g值不一定准确，下图表明g值不准确时，进行校正后的图像效果：原图g=0.8时得到的图像10分钟参见演示幻灯5-6，54主要专业外语词汇：gamma:g,伽马correction：校正device-dependent

6、按g=0.6校正按g=0.4校正图3不准确g值的效果示意图4、对比度展宽l对比度展宽的目的：»目的：将人所关心的部分强调出来l方法：是点对点的灰度级的影射»设新、旧图的灰度级分别为g和f，g和f均在[0，255]间变化，则有：图4对比度展宽对比度展宽的效果如下图所示：图5对比度展宽效果示意l灰级窗»只显示指定灰度级范围内的信息»如:α=γ=0，如下图所示：图6灰级窗操作l灰级窗切片»只保留感兴趣的部分，其余部分灰度置为0，如下所示：10分钟参见演示幻灯7-8，55主要专业外语词汇：piecewise-linear:分段线性contrast:对比度stretching

7、:展宽10分钟参见演示幻灯9-10，46-48主要专业外语词汇：gray-levelslicing:灰级窗切片highlight：突出图7灰级窗切片效果示意图5、灰度级的修正通过记录装置把一景物变成一幅图像时，景物上每一点所反射的光，并不是按同一比例转化成图像上相应点的灰度的。靠近光轴的光要比远离光轴的光衰减得要少一些（称为非均匀曝光）。w灰度级修正的目的n使画面中的每个关心的细节信息通过灰度级修正之后，可以变得清楚可见n灰度级的逐点修正：n畸变比例因子e(x,y)的获取l对于确定的记录系统，使其对一亮度均匀的图像g0(x,y)=c进行记录，则有：图8灰度级修正