Medizintechnik

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Modulhandbuch

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Medizinische Bildverarbeitung

Empfohlene Vorkenntnisse

Grundstudium, insbesondere Mathematik I und II, Informatik, Labor Comouteralgebrasystem I

Lehrform Vorlesung/Labor
Lernziele / Kompetenzen

Nach erfolgreichem Besuch dieses Moduls

  • kennen die Studierenden unterschiedliche methodische Ansätze zur Bearbeitung zwei- und dreidimensionaler Bilder und können diese auf medizinische Bilder anwenden.
  • verfügen die Studierenden über Kenntnisse zur mathematischen Beschreibung rigider Bild-Transformationen und des Resamplings von Bildern nach solchen Transformationen.
  • verfügen die Studierenden über grundsätzliches Wissen zur Segmentierung medizinischer Bilddaten mittels einfacher Algorithmen.
  • verfügen die Studierenden über ein vertieftes Verständnis medizintechnisch relevanter Algorithmen und deren Implementierung in einem Computeralgebrasystem.
  • sind die Studierenden in der Lage, Computeralgebrasysteme gewinnbringend in ihrer zukünftig täglichen Arbeitspraxis einzusetzen.
Dauer 1
SWS 4.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 60h
Selbststudium / Gruppenarbeit: 90h
Workload 150h
ECTS 5.0
Voraussetzungen für die Vergabe von LP

Klausur (K90) und Laborarbeit (LA)

Leistungspunkte Noten

5 CP

Modulverantwortlicher

Prof. Dr.-Ing. Harald Hoppe

Empf. Semester 4
Haeufigkeit jedes Semester
Verwendbarkeit

Studiengang MT

Veranstaltungen

Bildverarbeitung in der Medizin

Art Vorlesung
Nr. EMI522
SWS 2.0
Lerninhalt
  1. Einführung und Grundlagen: Anwendungsbeispiele / bildgebende Verfahren in der Medizin / Bildverarbeitungsschritte / Pixel und Nachbarschaftsrelationen / Farbräume
  2. Mathematische Grundlagen: lineare Abbildungen / Orts- und Richtungsvektoren / längen- und winkeltreue / Rotationen und Spiegelungen / Rotationsmatrizen / Koordinaten-Transformationen / Inverse und Verkettungen von Transformationen / homogene Koordinaten
  3. Transformation von Grauwertbildern: Rohdaten / Kontrastspreizung / Kontrastanpassung / Gamma-Korrektur / normierte und kumulative  Histogramme / Verteilungsfunktion / Histogrammausgleich / Grauwerttransformationen / geometrische Transformationen / Resampling / bilineare Interpolation
  4. Vorverarbeitung und Filterung: lokale Filter / Faltungsfilter / Filtermaske / Glättungsfilter (Mittelwert-, Gauß-, Binomialfilter) / Kantenfilter (Prewitt-, Sobel-, Laplace-Filter)  / Kantendetektion nach Canny / Rangordnungsfilter / Medianfilter / Erosion und Dilatation / Opening und Closing / strukturierende Elemente
  5. Faltung, Korrelation und Hilbert-Transformation: kontinuierliche und diskrete Faltung / diskrete Faltung im Fourierraum / Bildfilterung mittels Fourier-Transformation / diskrete Korrelation direkt und im Fourierraum / normierte Kreuzkorrelation / Dekonvolution / Wiener-Kolmogorow-Filter / Hilbert-Transformation
  6. Segmentierung:Schwellwertverfahren / Region Growing

 

Literatur

Jähne, B., Digitale Bildverarbeitung, Berlin, Heidelberg, Springer, 2005

Handels, H., Medizinische Bildverarbeitung, Wiesbaden, Vieweg + Teubner, 2009

Erhardt, A., Einführung in die digitale Bildverarbeitung, Wiesbaden, Vieweg + Teubner, 2008

Dougherty, G., Digital Image Processing for Medical Applications, Cambridge University Press, 2009

Labor Programmieren II

Art Labor
Nr. EMI523
SWS 2.0
Lerninhalt
  • Implementierung von Algorithmen aus der angewandten Mathematik: Schnittpunkt dreier Ebenen / Lotfußpunkt auf Ebene / Orientierter Abstand / Regressionsgerade in 2D / Regressionsebene in 3D / Hauptachsentransformation einer Punktwolke in 2D /Berechnung der diskreten Fouriertransformation mit Darstellung des Frequenz- und Amplitudenspektrums
  • Implementierung von Algorithmen aus der medizinischen Bildverarbeitung: Histogramme einer Messreihe / Erosion und Dilatation eines Bildes / Region Growing

 

Literatur

Kutzner, R., Schoof, S., MATLAB/Simulink – Eine Einführung, 4. Auflage, RRZN-Handbücher für staatliche Hochschulen, 2012

Angermann, A., Beuschel, M., Rau, M., Wohlfarth, U., MATLAB - Simulink - Stateflow: Grundlagen, Toolboxen, Beispiele, 6. Auflage, Oldenbourg Wissenschaftsverlag, 2009

Schweizer, W., MATLAB kompakt, Oldenbourg Wissenschaftsverlag, 2009

Stein, U., Einstieg in das Programmieren mit MATLAB, 3. Auflage, Carl Hanser Verlag, 2011

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