Y-sektionens studienämnd är ansvariga för att informationen på guiden är aktuell. Om du hittar någonting som inte stämmer kan du mejla SNY.

Budgetår


Institution

ISY

Examinator

Maria Magnusson

Schemablock

Halvtermin

HT1: block1

Huvudområden

Elektroteknik

Nivå

G2X

Tidsfördelning

6,0HP
Schemalagd tid: 69 timmar
Självstudietid: 91 timmar

SNY har ordet

Kursen består av två delar. Den första delen avser att ge grundläggande kunskaper om 2D-signalbehandling på bilder. I den andra delen utnyttjas dessa kunskaper i studier av olika medicinska bildtekniker. Kursen avser att ge fördjupad förståelse för ultraljud, CT, MRI, SPECT och PET.

Kursutvärderingar

Logga in för att läsa kursutväderingar

Innehåll

Kursen består av 2 delar. Den första delen avser att ge grundläggande kunskaper om 2D signalbehandling på bilder. I den andra delen utnyttjas dessa kunskaper i studiet av olika medicinska bildtekniker. Kursen avser att ge fördjupad förståelse för ultraljud, CT, MRI, SPECT och PET, med fokus på signal- och bildbehandling.

  • Den digitala bilden: pixlar/storlek/zoom, lagring och kvantisering, gråskala/färg, reell/komplex. Histogram och gråskale-transformationer. Färgtabeller: gråskala, äkta RGB, pseudo.
  • Repetition av 1D fouriertransform. Från 1D till 2D fouriertransform. Teorem för 1D och 2D fouriertransform, såsom skalning, translation, derivering, faltning och multiplikation. Teorem för 2D fouriertransform såsom rotations- och projektionsteoremet. Titta på bilder och dess fouriertransformer och relatera dessa till teoremen.
  • Dirac-pulsen. Sampling och rekonstruktion. Effekter på bilden vid vikningsdistorsion i spatial- eller fourierdomän.
  • 1D och 2D DFT och FFT. Diskret 1D och 2D faltning. Faltningskärnor i spatial- och fourierdomän: lågpass (gauss), högpass (laplace), deriverande (sobel). Kantdetektering med hjälp av magnituden av gradienten.
  • Omsampling och interpolation, speciellt upp- och nedsampling. Ideal uppsampling genom nollpaddning.
  • Några enkla bildanalysmetoder: tröskelsättning, krympning, etikettering.
  • Viktiga mätvärden på bilder: Kontrast, MTF, upplösning, SNR.
  • Ultraljud.
  • Översiktligt om olika röntgentekniker: digital röntgen, angiografi, fluoroskopi, mammografi.
  • Kort om fysiken för vanlig röntgen och CT: röntgenspektrum, fysikalisk interaktion såsom fotoelektrisk effekt, koherent och inkoherent (compton) spridd strålning, brus. Denna fysik tas upp för att visa dess påverkan på bilderna.
  • CT: projektionsteoremet, 2D rekonstruktion med direkta fouriermetoden, 2D rekonstruktion med filtrerad återprojektion, parallella strålar och fanbeam, rebinning, lite om 3D rekonstruktion.
  • PET och SPECT. CT-PET och CT-SPECT.
  • Noggrant om grundläggande MRI. Översiktligt om olika varianter på MRI: fMRI, EPI och diffusion.

Laborationerna:

  • Lab 1: Den digitala bilden: pixlar/storlek/zoom, kvantisering och lagring, gråskala/färg, reell/komplex. Histogram och gråskaletransformationer. Färgtabeller: gråskala, äkta RGB, pseudo. 2-D fouriertransform på bilder – utseende, egenskaper. Enkla faltningskärnor i spatialdomänen. Linjära filter i fourierdomänen.
  • Lab 2: Omsampling och interpolation. Effekter av omsampling i spatial- och fourierdomän. Extrauppgift: nedsampling och vikningsdistorsion.
  • Lab 3: CT-rekonstruktion: Hur görs en CT-bild?
  • Lab 4: Grundläggande MRI. Design av pulssekvenser.
  • Lab 5: Hur görs en ultraljudsbild? Rf-signal => enveloppsdetektering => nedsampling => histogramtransformation => skannkonvertering (omsampling) => ultraljudsbild
  • Lab 6: Mätning av brus. Några enkla bildanalysmetoder. Förberedelse för Lab 7.
  • Lab 7: Mätningar på SPECT/CT-volymer. Exempel på friska och patienter med sjukdomen KOL.

Studiebesök: Vi försöker ordna ett studiebesök på CMIV, då vi bland annat tittar på en datortomograf och en MR-kamera, samt lyssnar till ett föredrag om hur medicinska bilder används idag på universitetssjukhuset i Linköping. Vid behov kan studiebesöket bli virtuellt och/eller via zoom.

 

Mål

Efter fullgjord kurs ska studenten kunna:

  • Redogöra för generaliseringen från 1D till 2D för kontinuerlig fouriertransform med tillhörande teorem, såsom skalning, translation, derivering, faltning och multiplikation.
  • Redogöra för följande begrepp i 1D och 2D: sampling och rekonstruktion, DFT, samplingsteoremet och vikningsdistorsion, omsampling och interpolation.
  • Tolka resultatet av en 2D fouriertransform av en bild, såsom att förstå vad en spatiell frekvens innebär. Redogöra enkla faltningskärnor och filter som utför derivering, lågpass- och högpassfiltrering.
  • Känna till om de vanligaste typerna av medicinska bilder, vad de visar, dess bakomliggande fysik och teknik: ultraljud, röntgen, CT, MRI, gamma-kamera, SPECT, PET.
  • Ha en djupare förståelse för ovan nämnda tekniker med fokus på signal- och bildbehandling.

 

Examinationsmoment

LAB1 - 2,0 HP
Laborationer (U, G)
TEN1 - 4,0 HP
Skriftlig tentamen (U, 3, 4, 5)

Organisation

Kursen består av föreläsningar, lektioner och laborationer baserade på Matlab.

Litteratur

Böcker
Prince, J.L., Links, J.M., (2008) Medical Imaging: Signals and Systems (Prince, J.L. and Links, J.M.; 2006) [Book Review]

Delar från kapitel 9

Artiklar
Kompendier
Maria Magnusson, Grundläggande 1D och 2D signalbehandling för Bilder

Kompendium i pdf-format.

Övrigt
Diverse material

*) Föreläsningsbilder.

*) Lektionsmaterial.

*) Laborationsmaterial.

*) Formelsamling.

*) Kort utdrag ur Maria Magnussons doktorsavhandling.

*) Kort utdrag ur Henrik Turbells doktorsavhandling.

*) Delar av Oscar Grandells examensarbete.

*) Kort om Poissonbrus av Theo Fuchs.

*) Delar av kompendiet i kursen TBMI02: "MRI, fMRI, Image Registration, Image Segmentation".

Allt ovan är i pdf-format och åtkomliga från kurshemsidan.

Kommentarer

Logga in för att kunna läsa och skriva kommentarer.