Svatoš, J.: Zobrazovací systémy v lékařství. Skriptum ČVUT, 1998.
Drastich, A.: Netelevizní zobrazovací systémy. Skriptum FEI VUT v Brně, 2001.
Zuna, I., Poušek,L.: Úvod do zobrazovacích metod v lékařské diagnostice. Skriptum ČVUT, 2007
Rozman, J.: Ultrazvuková technika v lékařství. Skriptum. Brno, FE VUT 1979.
Rozman, J.: Lékařská přístrojová technika 3. Skriptum. Brno, FE VUT, 1992.
Ukončeno v akademickém roce 2020/2021
Lékařské zobrazovací systémy 2
| Typ studia | navazující magisterské |
|---|---|
| Jazyk výuky | čeština |
| Kód | 450-4041/03 |
| Zkratka | LZS 2 |
| Název předmětu česky | Lékařské zobrazovací systémy 2 |
| Název předmětu anglicky | Medical Imaging Systems 2 |
| Kreditů | 4 |
| Garantující katedra | Katedra kybernetiky a biomedicínského inženýrství |
| Garant předmětu | prof. Ing. Martin Černý, Ph.D. |
Osnova předmětu
Témata Přednášek a cvičení
1. Základy zpracování medicínských dat v SW MATLAB a Simulink. Úvod do procesu zobrazení, parametry expozice, fotometrické a radiometrické veličiny a definice elementární jednotky 2D a 3D obrazu.
2. Základní techniky pro úpravu a reprezentaci digitálního obrazu: diskretizace, matematický popis obrazového signálu, hodnocení kvality procesu zobrazení, histogram, modely entropie, modulace barvy a základní modely reprezentace obrazu.
3. Jasové transformace: základní typy a matematické modely pro jasové transformace a transformace kontrastu. Aplikace jasových transformací pro optimalizaci jasových charakteristik medicínských objektů v rámci předzpracování obrazu.
4. Geometrické transformace: základní typy transformací, algoritmy pro rotaci a translaci obrazu, afinní transformace, algoritmy pro interpolaci obrazu a definice RoI a VoI.
5. Prostorová analýza obrazu: matematický aparát obrazové konvoluce pro filtraci obrazu. Definice průměrového a mediánového filtru v prostorové oblasti. NF a VF filtrace obrazu. Aplikace filtračních procedur v prostorové oblasti na medicínské obrazová data.
6. Frekvenční analýza obrazu: reprezentace prostorových obrazových frekvencí, 2D Fourierova transformace, algoritmy pro výpočet FFT a návrh filtrů ve frekvenční doméně. Aplikace filtračních procedur ve frekvenční oblasti na medicínské obrazová data.
7. Analýza obrazového šumu: matematické modely šumu, parametry šumu, vybrané implementace obrazového šumu na CT a MR data a analýza hodnocení šumu v obraze.
8. Detekce hran: definice hranových bodů a hran objektů, základní modely obrazové hrany, základní operátory pro detekci hran v medicínských obrazech.
9. Detekce objektů v obraze: segmentace obrazu na základě prahování histogramu, fuzzy prahování a algoritmy pro regionální segmentaci obrazu.
10. Iterační segmentační metody: detekce hranic objektů na základě metod aktivních kontur a level set metod. Analýza základních algoritmů a parametrů v aplikaci na vybrané objekty v medicínských obrazech.
11. Klasifikace obrazu: principy klasifikace dat, základní modely pro klasifikaci medicínských obrazových dat a extrakce obrazových příznaků.
12. Metody umělé inteligence: model neuronu a základních neuronových sítí. Klasifikace a segmentace obrazu na základě neuronových sítí a deep learning.
13. Shlukovací analýza: základní metody: K means a FCM. Aplikace metod pro segmentaci a klasifikaci obrazu.
14. Základní rekonstrukční techniky pro CT a MR: analýza sinogramu, zpětná, filtrovaná zpětná projekce, iterativní rekonstrukce CT obrazu, k-space a MR obrazový signál.
Cvičení budou realizována v MATLAB.
1. Základy zpracování medicínských dat v SW MATLAB a Simulink. Úvod do procesu zobrazení, parametry expozice, fotometrické a radiometrické veličiny a definice elementární jednotky 2D a 3D obrazu.
2. Základní techniky pro úpravu a reprezentaci digitálního obrazu: diskretizace, matematický popis obrazového signálu, hodnocení kvality procesu zobrazení, histogram, modely entropie, modulace barvy a základní modely reprezentace obrazu.
3. Jasové transformace: základní typy a matematické modely pro jasové transformace a transformace kontrastu. Aplikace jasových transformací pro optimalizaci jasových charakteristik medicínských objektů v rámci předzpracování obrazu.
4. Geometrické transformace: základní typy transformací, algoritmy pro rotaci a translaci obrazu, afinní transformace, algoritmy pro interpolaci obrazu a definice RoI a VoI.
5. Prostorová analýza obrazu: matematický aparát obrazové konvoluce pro filtraci obrazu. Definice průměrového a mediánového filtru v prostorové oblasti. NF a VF filtrace obrazu. Aplikace filtračních procedur v prostorové oblasti na medicínské obrazová data.
6. Frekvenční analýza obrazu: reprezentace prostorových obrazových frekvencí, 2D Fourierova transformace, algoritmy pro výpočet FFT a návrh filtrů ve frekvenční doméně. Aplikace filtračních procedur ve frekvenční oblasti na medicínské obrazová data.
7. Analýza obrazového šumu: matematické modely šumu, parametry šumu, vybrané implementace obrazového šumu na CT a MR data a analýza hodnocení šumu v obraze.
8. Detekce hran: definice hranových bodů a hran objektů, základní modely obrazové hrany, základní operátory pro detekci hran v medicínských obrazech.
9. Detekce objektů v obraze: segmentace obrazu na základě prahování histogramu, fuzzy prahování a algoritmy pro regionální segmentaci obrazu.
10. Iterační segmentační metody: detekce hranic objektů na základě metod aktivních kontur a level set metod. Analýza základních algoritmů a parametrů v aplikaci na vybrané objekty v medicínských obrazech.
11. Klasifikace obrazu: principy klasifikace dat, základní modely pro klasifikaci medicínských obrazových dat a extrakce obrazových příznaků.
12. Metody umělé inteligence: model neuronu a základních neuronových sítí. Klasifikace a segmentace obrazu na základě neuronových sítí a deep learning.
13. Shlukovací analýza: základní metody: K means a FCM. Aplikace metod pro segmentaci a klasifikaci obrazu.
14. Základní rekonstrukční techniky pro CT a MR: analýza sinogramu, zpětná, filtrovaná zpětná projekce, iterativní rekonstrukce CT obrazu, k-space a MR obrazový signál.
Cvičení budou realizována v MATLAB.
Povinná literatura
Doporučená literatura
Hozman, J., Bernas, M., Klíma, M., Dvořák, P. Zpracování obrazové informace. Praha: Vydavatelství ČVUT, 1996.
Drastich, A.: Zobrazovací systémy v lékařství,Ediční středisko VUT Brno. 1990
Cho, Z.H., Jones, J.P., Singh, M. Foundations of Medical Imaging. New York: John Wiley&Sons, Inc. 1993
Ed. S Webb The Physics of Medical Imaging. Bristol: Institute of Physics Publishing (IoP). 1988
Webb A., Introduction to Biomedical Imaging. IEEE press.2003
Sonka M., Fitzpatrick J. M., Handbook of Medical Imaging, vol.2. SPIE Press, 2000
Bronzino, J. D. The Biomedical Engineering Handbook. Boca Raton: CRC Press. 1995
Webb A., Introduction to Biomedical Imaging. IEEE press.2003
Webster, J.: Medical instrumentation: Aplication and Design, ISBN 0471153680, 1997
Carr, J., Brown, M.: Introducion to Biomedical Equipment Technofogy (4th edition), ISBN 0130104922, 2000
Drastich, A.: Zobrazovací systémy v lékařství,Ediční středisko VUT Brno. 1990
Cho, Z.H., Jones, J.P., Singh, M. Foundations of Medical Imaging. New York: John Wiley&Sons, Inc. 1993
Ed. S Webb The Physics of Medical Imaging. Bristol: Institute of Physics Publishing (IoP). 1988
Webb A., Introduction to Biomedical Imaging. IEEE press.2003
Sonka M., Fitzpatrick J. M., Handbook of Medical Imaging, vol.2. SPIE Press, 2000
Bronzino, J. D. The Biomedical Engineering Handbook. Boca Raton: CRC Press. 1995
Webb A., Introduction to Biomedical Imaging. IEEE press.2003
Webster, J.: Medical instrumentation: Aplication and Design, ISBN 0471153680, 1997
Carr, J., Brown, M.: Introducion to Biomedical Equipment Technofogy (4th edition), ISBN 0130104922, 2000