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1、,医学图像处理 杨阳 QQ：328131340 Tel：18720717769 E-mail：yang_,算术逻辑运算,03,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,差影法实际上是对图像进行代数运算的一种不同的叫法。算数运算是指对两幅或多幅输入图像进行点对点的加、减、乘、除计算而得到输出图像的运算。,算术运算只涉及一个空间位置（象素）的运算； 算术运算在相同大小的图像之间进行；,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,作用一、去除“叠加性”噪音,图像相加的一个重要应用就是对同一场景的多幅图像求平均值，它可以有效地降低随机噪声的影响，这是因为对于一幅有噪声的图像S（x，y），可以看成
2、是由原始无噪声的图像F（x，y）和噪声G（x，y）叠加而成的，即 S（x，y）= G（x，y）+ F（x，y）,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,作用一、去除“叠加性”噪音,如果叠加在图像上的噪声G（x，y）是非相关、具有零均值的随机噪声时，那么，把针对同一目标物在相同条件下，做M次重复摄取的图像相加，取平均值作为输出图像，即：,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,a.被加性高斯噪声污染的银河系图像； b-f分别对5,10,20,50,100幅噪声图像平均的结果。,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,作用二、生成图像
3、的叠加效果,会得到二次曝光的效果。,对于两个图像 和 求均值：,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,作用二、生成图像的叠加效果,可以得到各种图像合成的效果，也可以用于两张图片的衔接,推广这个公式为：,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,（a）原图 （b）背景 （c）相加效果图,处理效果图：,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,加法生成图象的叠加效果,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,减法处理的定义：计算两幅图像对应像素点的差。 减法处理的主要作用：增强两幅图像的差异。,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算
4、术操作,减法处理的主要应用举例： 去除不需要的叠加性图案； 检测两幅图像之间的差别； 计算物体边界的梯度（差分运算）；,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,图像相减可用于去除一幅图像中所不需要的图案，也可用于检测同一场景的两幅图之间的变化，例如检测物体运动。对于同一场景的两幅图S(x,y)、F(x,y)，因为是同一场景，所以目标图像的背景是大致相同的，当两幅图进行相减时，相同位置的背景点灰度值相同，结果变成了黑点，而目标图像因为位置不同，所以相减后值不为0，这样一来，处理后的图像就只在两个目标图像的位置有像素点，背景变为全黑，此时计算两个目标之间的距离就非常简单了，这也就达到了检测物
5、体运动的目的。,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,减法运算的目的是为了从图像中去除不需要的图像，只保留所关心的图像，比如医生想观察药物在人身体当中的流动情况，但是由于脊椎等的影响，图像很模糊，为了获得清晰的图像，可以先获得一张病人未吃药的图像，用带有药物的图像减去没有药物的图像，因为是同一个人的影像，所以脊椎等干扰图像是相同的，减处理后，就只剩下药物的影像了。利用这种原理，也可以用来识别物体在特定区域的运动情况。,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,减法去除不需要的叠加性图案 设：背景图象b(x,y)，前景背景混合图象f(x,y) g(x,y) = f(x,y) b(x,
6、y) g(x,y) 为去除了背景的图象 电视制作的蓝屏技术就基于此,a.华盛顿特区的红外图像； b.是将a中的每一个最低阶比特置0得到的图像； c.是两幅图像的差，图像已标定到0,255,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,检测两幅图像之间的差别，增强细节 （b）图的获取：将（a）图的每个pixel的最低阶bit位置0；（低阶bit位包含更多图像中的微小细节） （c）图是差值图像。可能出现负灰度值，所以要进行标定。,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,检测两幅图像之间的差别，增强细节 数字图像血管造影： a.模版图像； b.活体图像； c.图是a和b的差值图像； d.是增强
7、后的差值图像。,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,检测两幅图像之间的差别，增强细节 数字图像血管造影：DSA X-ray image obtained before and after injection of dye into arteries. Dye affects appearance of blood vessels but not surrounding tissues. Subtracting pre- and post-injection images enhances blood vessels relative to tissues. (Image courte
8、sy of D. W. Holdsworth, RRI.),线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,检测两幅图像之间的差别，增强细节 数字图像血管造影：DSA,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,检测同一场景两幅图像之间的变化 设：时间1图像为T1(x,y)，时间2图像为T2(x,y) g(x,y) = T2(x,y) - T1(x,y),=,-,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,检测同一场景两幅图像之间的变化 检测运动物体,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,检测同一场景两幅图像之间的变化,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,计算物体边界的梯度
9、 在一个图像内，寻找边缘时，梯度幅度（描绘变化陡峭程度的量）的近似计算,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,计算物体边界的梯度,以后还会讲到,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,（a）原图 （b）背景 （c）相减效果图,处理效果图：,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,乘法处理的定义： （用二值模板图像与原图像做乘法） 注意：在MATLAB中要用点乘运算 乘法处理的作用：提取或删掉图象某部分 乘法处理的主要应用举例：图象的局部显
10、示,=,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,a.牙齿的X射线数字图像； b.使用填充物隔离牙齿的ROI模版; c.图a和图b相乘的结果。,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,线性和非线性操作,1.1 图像处理的算术操作,Multiplication: masking used to zero out areas that you dont want to use in calculations,(a) Magnetic resonance velocity image through the human neck. Multiplying by the mask in (b) isolates pixels corresponding to one of the carotid arteries. Averaging pixel values inside the masked region and multiplying by the area of the mask yields the average blood flow. (Image courtesy of D. A. Steinman, RRI.),请各位同学给予意见与建议！,谢谢！,