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

• Används inte i denna kurs.

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.