数字影像基本理论（X线检查诊断课件）.pptx

第三章 数字X线成像 第一节 数字影像基本理论 ;教学目的与要求： 1.熟悉模拟信号和数字信号之间的关系 2.掌握数字影像的常用概念及联系 3.熟悉数字影像的形成 4.了解数字图像处理的方法; 数字化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。1983年，日本富士公司首先推出了他们的存储荧光体方式的计算机X线摄影（CR）系统，领先进入临床使用，从而解决了常规X线摄影数字化问题。1997年以后，数字X线摄影（DR）设备亦相继问世，为医学影像学全面实现图像的数字化奠定了基础。 ;数字化X线成像系统;第一节 数字影像基本理论 ;（一）模拟与数字 在一个正弦（或非正弦）信号周期内取若干个点的值，取点的多少以能恢复原信号为依据，再将每个点的值用若干位二进制数码表示。将模拟信号转换为数字信号的是模/数（A/D）转换器。A/D转换器把模拟量通过采样转换成离散的数字量，该过程就称为数字化。 ; 模拟信号可以转换成数字信号。同样，数字信号也可以转换成模拟信号，两者是可逆的。完成这种转换的元件是数/模（D/A）转换器，它把离散的数字量（数字脉冲信号）转换成模拟量，即还原成原来信息。 ;1、模拟图像： 由连续变化的信号（模拟信号）组成的图像。 特点： 信号特征性好（直观），但无法使用计算机分析和处理。 如X线照片、视觉图像等;2、数字图像： 将模拟图像进行数字量化，用整数来描绘物理量的变化，并通过数字点阵（矩阵）信息组成图像。 特点： 数字信息为离散，像素大小有限制，但可通过计算机对图像及信息加以处理。;数字方法的优势： ①对器件参数变化不敏感； ②可预先决定精度； ③较大的动态范围； ④更适合于非线性控制； ⑤对环境、温度变化敏感性低；;⑥可靠性高； ⑦系统依据时间划分进行多路传输时有较大灵活性； ⑧纯数字系统是由大量简单通断开关组成的，它基本上不随时间和温度产生漂移，系统性能始终一致； ⑨它可以使用计算机进行处理。;1．矩阵（matrix） 矩阵是一个数学概念，它表示一个横成行、纵成列的数字方阵。又分为： ①采集矩阵是每幅画面观察视野所含???素的数目； ②显示矩阵是监示器上显示的图像像素数目。 一般显示矩阵等于或大于采集矩阵。 ;2．像素与体素： 像素又称像元，系指组成图像矩阵中的基本单元。代表一定厚度的三维空间的体积单元称为体素。体素是一个三维的概念，像素是一个二维概念。像素实际上是体素在成像时的表现。 ;3.原始数据和显示数据： 原始数据是由探测器直接接收到的信号，经过放大后再通过A/D转换所得到的的数据； 显示数据是组成某图像的数据，亦即该图像各像素灰度值的矩阵中的数据。 ;4.图像重建：利用计算机将原始图像进行二维或三维的数据显示过程。;5．灰阶 在影片或显示器上所呈现的黑白图像上的各点表现出不同深度灰色。把白色与黑色之间分成若干级，称为“灰度等级”，表现的亮度（或灰度）信号的等级差别称为灰阶。 ;6．窗口技术： 系指用来分析和观察数字化图像，使病变部位明显地显示出来的一种重要处理方法。 窗宽表示数字图像所显示信号强度值的范围，即放大的灰度范围上下限之差。 窗位又称窗水平，是图像显示放大的灰度范围的平均值，即放大灰度范围的灰度中心值。 ;肺窗 ;1.数字图像所有像素的阵列称为图像矩阵。为整数数值的二维数组。 2.图像矩阵的大小与图像的关系 图像矩阵的大小（像素数）一般根据具体的应用和成像系统的容量决定。图像矩阵中的行与列的数目一般都是2的倍数，二进制特性。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。 ; 像素数量少，像素的尺寸大，可观察到的原始图像细节较少，图像的空间分辨力低。在空间分辨力一定的条件下，图像大比图像小需要的像素多，像素的大小决定图像空间分辨力。像素数量与像素大小的乘积决定视野。若图像矩阵大小固定，视野增加时，图像空间分辨力降低。 ;3.灰度级数与数字图像之间的关系： 计算机处理和存贮数字图像采用的是二进制数，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。量化后灰度级的数量由2N决定，N是二进制数的位数，常称为位（bit），用来表示每个像素的灰度精度。图像灰度精度的范围为图像的灰度分辨力，也称为图像的对比度分辨力（或密度分辨力）。 ;A.64灰阶;主要过程： （一）图像数据采集 通过各种Ｘ线接收器件，对曝光或扫描等形式收集到的Ｘ线模拟信号转换成数字信号。 1.图像分割 首先是将图像分割成若干个小单元的空间取样处理,每个小单元称为像素。扫描或曝光过程中即把这幅图像分割成许多相等的小区域，即像素，扫描也是图像行和列格栅化的过程，格栅大小通常决定了像素的数量。