Analýza a syntéza zobrazovacích systémů

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra biomedicínské techniky

Anotace:

2D lineární systémy (obecný zobrazovací systém, definice linearity, superpoziční integrál, delta funkce, impulzní odezva, prostorová invariantnost, konvoluce, zvětšení). 2D Fourierova transformace (integrální zápis, 2D DFT, vybrané vlastnosti 2D FT - zobrazení spekter, separabilita, translace, periodicita a sdružená symetrie, rotace, distributivnost, měřítko, průměrná hodnota, konvoluce, korelace). Fourierova transformace ve vyšších dimenzích. Frekvenční oblast. Základní principy 2D diskrétní kosinové transformace, Houghovy transformace a Radonovy transformace. Přenosová funkce systému. Matematická teorie optické přenosové funkce (OTF, MTF, PSF, LSF, ESF a jejich vzájemný vztah). Úloha MTF a OTF v optických a elektro-optických systémech zejména z hlediska kvality zobrazení. Metody měření OTF. Metody měření MTF obrazových senzorů. Přenosové charakteristiky elektrooptických soustav. Celková MTF obrazového systému. Lineární filtry včetně kaskády lineárních filtrů. Dekonvoluce. Inverzní filtry. Wienerův filtr. Princip dekonvoluce naslepo. Příklady použití (korekce rozmazání). Souvislost OTF a dekonvoluce (2D, 3D, 4D). Vzorkování. Vzorkovací teorém. Aliasing. Vliv apertury. Modelování a simulace obrazových snímačů. Modely obrazových snímačů založených na nerovnoměrném vzorkování. Možnosti experimentů s reálnými obrazovými systémy. Přehled a směry současného vývoje zobrazovacích systémů. Shrnutí základních poznatků předmětu.

Požadavky:

zpracovaná technická zpráva zahrnující vztah k danému problémovému okruhu zadanému na začátku semestru

Osnova přednášek:

2D lineární systémy (obecný zobrazovací systém, definice linearity, superpoziční integrál, delta funkce, impulzní odezva, prostorová invariantnost, konvoluce, zvětšení). 2D Fourierova transformace (integrální zápis, 2D DFT, vybrané vlastnosti 2D FT - zobrazení spekter, separabilita, translace, periodicita a sdružená symetrie, rotace, distributivnost, měřítko, průměrná hodnota, konvoluce, korelace). Fourierova transformace ve vyšších dimenzích. Frekvenční oblast. Základní principy 2D diskrétní kosinové transformace, Houghovy transformace a Radonovy transformace. Přenosová funkce systému. Matematická teorie optické přenosové funkce (OTF, MTF, PSF, LSF, ESF a jejich vzájemný vztah). Úloha MTF a OTF v optických a elektro-optických systémech zejména z hlediska kvality zobrazení. Metody měření OTF. Metody měření MTF obrazových senzorů. Přenosové charakteristiky elektrooptických soustav. Celková MTF obrazového systému. Lineární filtry včetně kaskády lineárních filtrů. Dekonvoluce. Inverzní filtry. Wienerův filtr. Princip dekonvoluce naslepo. Příklady použití (korekce rozmazání). Souvislost OTF a dekonvoluce (2D, 3D, 4D). Vzorkování. Vzorkovací teorém. Aliasing. Vliv apertury. Modelování a simulace obrazových snímačů. Modely obrazových snímačů založených na nerovnoměrném vzorkování. Možnosti experimentů s reálnými obrazovými systémy. Přehled a směry současného vývoje zobrazovacích systémů. Shrnutí základních poznatků předmětu.

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Studijní materiály:

Základní (referenční, vše dostupné v ÚK ČVUT a LK FBMI):

[1] Hozman, J. Optimalizace vzorkovací struktury obrazového senzoru. [(Ph.D.)]. Praha: ČVUT, FEL, 2006. 144 s.

[2] Materiály ke kurzu Získání a zpracování obrazu v mikroskopii [online]. Jiří Hozman, c2002-2017. Poslední změna 18. 10. 2013 [cit. 2017-09-27]. URL: http://webzam.fbmi.cvut.cz/hozman/

[3] Webster, J. G. (ed.). Wiley Encyclopedia of Medical Devices and Instrumentation. 2000. Dostupné z brány EIZ ČVUT: http://knihovna.cvut.cz/ . [citováno 25. září 2017].

[4] Hozman, J., Roubík, K. Tomografické zobrazovací metody v lékařství - CT. Výukový videoprogram. Praha: AVTC ČVUT, 2002. K dispozici na http://www.civ.cvut.cz/info/info.php?did=603

[5] DRASTICH, Aleš. Tomografické zobrazovací systémy. Brno: VUT v Brně, 2004. ISBN 80-214-2788-4.

[6] Fyzikální základy zobrazování v nukleární medicíně a radiační ochrana [online]. Jaroslav Ptáček, c2002-2017. Poslední změna 18. 10. 2013 [cit. 2017-09-27]. URL: http://old.lf.upol.cz/menu/struktura-lf/kliniky/klinika-nuklearni-mediciny/pedagogicka-cinnost/fyzikalni-zaklady-zobrazovani-v-nuklearni-medicine-a-radiacni-ochrana/

[7] BUSHBERG, Jerrold T., J. Anthony SEIBERT, Edwin M. LEIDHOLDT a John M. BOONE. The essential physics of medical imaging. Third edition. Philadelphia: Wolters Kluwer Health/Lippincott Williams & Wilkins, 2012. ISBN 978-1-4511-1810-0.

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: