数字信号处理在生物医学领域的应用 作者：张春强 安徽农业大学工学院 车辆工程 13720482 摘要:在生物医学研究中有各种各样待提取和处理的信号，信号处理立即成为解决这些问题的有效方法之一。主要讨论数字信号处理技术中小波分析、人工神经网络、维格纳分布在生物医学工程中的应用,并对数字信号处理技术在生物医学工程中的应用前景进行了展望。 关键词:数字信号处理;小波分析;人工神经网络;维格纳分布 1 引言 自20世纪60年代以来,随着计算机和信息学科的飞速发展,大量的模拟信息被转化为数字信息来处理。于是就逐步产生了一门近代新兴学科———数字信号处理(Digital Signal Processing,简称DSP)技术。经过几十年的发展,数字信号处理技术现已形成了一门以快速傅里叶变换和数字滤波器为核心,以逻辑电路为基础,以大规模集成电路为手段,利用软硬件来实现各种模拟信号的数字处理,其中包括信号检测、信号变换、信号的调制和解调、信号的运算、信号的传输和信号的交换等各种功能作用的独立的学科体系。 而生物医学工程就是应用物理学和工程学的技术去解决生物系统中所存在的问题,特别是人类疾病的诊断、治疗和预防的科学。它包括工程学、医学和生命科学中的许多学科。本文主要讨论数字信号处理技术中小波分析、人工神经网络、维格纳分布在生物医学工程中的应用。 2 数字信号处理在生物医学工程中的应用 2.1 信号处理在DNA 序列中的应用 生物序列数据在数学上以字符串表示，每个字符对应于字母表中的一个字母。如 DNA 序列中，用 A,T,C,G 四个字母代表组成 DNA 序列的四种碱基。对数值化后的DNA 序列进行频谱分析发现基因序列蛋白质编码区存在周期 3行为，即其功率谱在1/3频率处有一谱峰。用傅利叶变换来分析基因序列的功率谱可以发现其蛋白质编码区，可以预测基因位置和真核细胞基因中独特的外显子。 1.1 DFT 求 DNA 序列功率谱 在对基因组序列进行计算分析之前，先将其转化为数值序列。设字母表Λ = {A ，C ，G ，T } ,取长度为N 的DNA 序列x[n]，对于Λ中每个不同的字母都形成一个指示器序列[]n x α(0≤n ≤N-1，α∈Λ),在序列[]n x α中的某一个位置i 有: []其他)(01i n x ααα=???=(位置i 处的碱基为α) 该指示器的DFT 变换为 [][]n jw N n DFT k e n x k X --=∑=1 0αα，)10(-≤≤N k （1） 于是可以求得DNA 序列的功率谱：
《数字图像处理》研研究生课程教学大纲 （课程编号S009108 学分-学时-上机 3-54-12） 东南大学计算机科学与工程学院 一、课程的性质与目的 本课程为计算机科学与技术一级学科中图像处理与科学可视化方向的重要专业课，包含了该专业方向学生必须掌握的专业知识。 通过课程学习，学生除了掌握必须的专业技术知识外，还需要了解该方向的研究前沿，提高阅读专业学术资料和解决实际问题的能力。 二、课程内容的教学要求 本课程采用讲课+自学+讨论的教学模式。其中，讲课环节以综述为主，重点介绍各知识点的问题提出、解决思路、主要算法、评估；自学环节需要学生阅读专业论文并进行实验，得出结论；讨论环节由学生进行论文阅读及实验结论的交流，加深理解，并由此了解研究前沿。 讲课课时安排（24课时）： 1.数字图像处理概述（3）：数字图像处理技术的发展历史，包含的主要内容，应 用，相关的学科方向 2.线性系统分析方法、傅里叶变换（3）：复习线性系统基本知识，复习一维傅里 叶变换，掌握二维傅氏变换及性质，线性滤波器设计。 3.图像几何变换及插值（3）：图像几何变换应用，重点插值方法 4.图像增强综述（6）：图像增强的目的，算法分类，各类算法的基本原理及性能 5.图像分割综述（6）：图像分割的目的，算法分类，各类算法的基本原理及性能 6.图像压缩综述（3）：图像压缩的目的，算法分类，各类算法的基本原理及性能， JPEG标准简介 实验及讨论课时安排（30课时）： 1.图像插值（实验3 +讨论3） 2.图像增强（实验3 +讨论3） 3.图像分割（实验3 +讨论3） 4.图像压缩（实验3+讨论3） 5.课程论文（讨论6） 三、上机实验要求 实现选择算法，并给出实验结果及算法性能评估数据。 四、能力培养的要求 1.自学能力的培养：提高学生自学及查阅学术文献的能力。 2.分析能力和实验能力的培养：要求学生能够实现文献提供的算法，并能自主给出算 法性能的评价。 3.科研和创新能力的培养：培养独立思考、深入钻研问题的习惯，提高学术交流能力。
一、编写程序完成不同滤波器的图像频域降噪和边缘增强的算法并进行比较，得出结论。 频域降噪。对图像而言，噪声一般分布在高频区域，而图像真是信息主要集中在低频区，所以，图像降噪一般是利用低通滤波的方法来降噪。边缘增强。图像的边缘信息属于细节信息，主要由图像的高频部分决定，所以，边缘增强一般采取高通滤波，分离出高频部分后，再和原频谱进行融合操作，达到边缘增强，改善视觉效果，或者为进一步处理奠定基础的目的。 1频域降噪，主程序如下： I=imread('lena.bmp'); %读入原图像文件 J=imnoise(I,'gaussian',0,0.02);%加入高斯白噪声 A=ilpf(J,0.4);%理想低通滤波 figure,subplot(222);imshow(J);title('加噪声后的图像'); subplot(222);imshow(A);title('理想低通滤波'); B=blpf(J,0.4,4);%巴特沃斯低通滤波 subplot(223);imshow(B);title('巴特沃斯低通滤波'); C=glpf(J,0.4);%高斯低通滤波 subplot(224);imshow(C);title('高斯低通滤波'); 用到的滤波器函数的程序代码如下： function O=ilpf(J,p) %理想低通滤波，p是截止频率 [f1,f2]=freqspace(size(J),'meshgrid'); hd=ones(size(J)); r=sqrt(f1.^2+f2.^2); hd(r>p)=0; y=fft2(double(J)); y=fftshift(y); ya=y.*hd; ya=ifftshift(ya); ia=ifft2(ya); O=uint8(real(ia)); function O=blpf(J,d,n) %巴特沃斯低通滤波器，d是截止频率，n是阶数[f1,f2]=freqspace(size(J),'meshgrid'); hd=ones(size(J)); r=f1.^2+f2.^2; for i=1:size(J,1) for j=1:size(J,2) t=r(i,j)/(d*d); hd(i,j)=1/(t^n+1); end end y=fft2(double(J)); y=fftshift(y); ya=y.*hd;
2013年云南昆明理工大学数字图像处理考研真题A 卷 一、单选题（每题3分，共30分） 1、令集合R 代表整个图像区域，则子集R1,R2,…,Rn 是将区域划分为若干个子区域。分割必要条件不包括：（ ） A ．每个Ri 都是一个连通区域 B ．n 21R R R ??? C ．对于任意i ≠j ，Ri ∩Rj= Ф D ．一致性谓词P （Ri ）= TRU E ，i = 1,2,…,n 2、先腐蚀后膨胀的过程称为（ ）运算。 A 、闭 B 、开 C 、边界提取 D 、去噪 3、下图为一灰度图像，中心0点为一孤立噪声点，可用模板进行平滑滤波，去除该噪声点，在以下滤波器中不能达到效果的是：( ) A ．3*3中值滤波器 B ．5*5领域平均滤波器 C ．3*3最大值滤波器 D ．3*3最小值滤波器 4、区分颜色常用三种基本特征量是（ ）。 A 、亮度、基色和饱和度 B 、亮度、色调和饱和度 C 、亮度、色调和色相 D 、亮度、彩度和饱和度 5、以下特征描述符中哪一个对旋转敏感？（ ） A 、轮廓矩 B 、p+q 阶区域矩 C 、形状参数 D 、形状数 6、利用直方图取单阈值方法进行图像分割时：（ ） A 、图像中应仅有一个目标； B 、图像直方图应有两个峰； C 、图像中目标和背景应一样大； D 、图像中目标灰度应比背景大。 7、采用4方向链码，则链码010*********表示下列哪个图形？（ ） A 、 B 、 C 、 D 、
8、已知用复数u＋jv的形式表示一个图形边界上的每个点（x，y）得到的复数序列为：s(0)=0, s(1)=1, s(2)=2, s(3)=2+j, s(4)=2+2j, s(5)=1+2j, s(6)=2j, s(7)=j,该图形为：（） A、正方形 B、三角形 C、长方形 D、圆形 9、下列数据冗余方式中，由于象素相关性而产生的冗余方式为：（） A、编码冗余； B、象素间冗余； C、心理视觉冗余； D、计算冗余。 10、根据( )，视觉系统总是趋向于过高或过低估计不同亮度区域边界值。（） A、马赫带效应 B、亮度适应级 C、同时对比度 D、人眼错觉 二、判断题（每题3分，共30分） 1、BMP图像文件的结构分为如下三个部分：文件头、位图信息数据块以及图像数据。（） 2、对同一场景的多幅图像求平均，能有效地降低加性随机噪声。（） 3、用理想低通滤波器钝化图像会产生一种非常严重的振铃效果。（） 4、有1种常用的图象增强技术是将高频增强和直方图均衡化结合起来以达到使边缘锐化的反差增强效果，以上2个操作的先后次序对增强效果有影响。（） 5、f（x，y）空间域的移动对它的傅立叶谱有影响。（） 6、分水岭算法中最初和最终的阈值灰度级都必须很好地选取才能准确分割目标。（） 7、CIE色度图中三基色（单波长）能混合得到所有的颜色。（） 8、有损压缩和无损压缩都具有量化模块。（） 9、图像边缘检测中，噪声对一阶和二阶微分都有影响，尤其对二阶导数影响较大，因此，在检测边缘前应该考虑平滑处理。（） 10、伪彩色处理中的灰度分层法产生的伪彩色是渐变的。（） 三、简答题（每题5分，共45分） 1、数字图像处理系统由哪几部分构成？ 2、简述灰度图像、伪彩色图像、假彩色图像以及真彩色图像的区别？ 3、一幅图像背景部分的均值为25，方差为625，在背景上分布着一些互不重叠的均值为150，方差为400的小目标。设所有目标合起来约占图像总面积的20%，提出1个基于区域生长的分割算法将这些目标分割出来。 4、请举例说明图像无损压缩编码和有损压缩编码各包括哪些具体的编码方法（各举三例以
校研【2009】34号 华中科技大学研究生课程考核及成绩 管理办法 为进一步规范研究生课程考核与成绩管理，提高培养质量，特制定本办法。 一、考核方式 1、课程考核方式分为考试和考查两种。考试一般通过笔试、课程论文、小型设计等形式对研究生课程学习给出评价，其成绩用百分制表示。考查一般是通过对研究生平时学习情况(包括实验、作业、课堂讨论、读书报告、小论文等)、专业实践、文献阅读等的考核，判断该课程的学习是否合格，可用百分制，也可用合格或不合格来表示。 2、学位课程采用考试方式；非学位课程可以采用考试方式，也可以采用考查方式；研究环节采用考查方式。 二、考核安排与要求 1、课程考核一般安排在课程教学结束后进行。公共课考试安排由研究生院培养处在研究生院网页上公布；其他课程考核安排由开课院（系、所）确定，但须提前一周将考核安排（含电子版）报研究生院培养处备案。
2、研究生公共课程考核必须按照研究生院安排的时间、地点进行，否则一律无效。 3、考核内容由课程组根据教学大纲的要求拟定，由院（系、所）主管负责人审定并签字认可。考核内容要求打印在《研究生考试试题》上。 4、考试试卷保密管理参照《华中科技大学课程考试试卷保密管理办法》（校教[2005]8号）执行。试卷应在《关于指定我校试卷印制单位的通知》（校办发[2005]8号）中指定的印制单位印刷。 5、课程考核一律使用“研究生课程考核答题纸”。考生在答题纸上必须清楚地注明学号、姓名和院（系、所）名称。对不完整填写答题纸的答卷，任课教师可以不予评分。 6、主、监考人员和考生必须严格执行和遵守《华中科技大学研究生考场规则》（附件1）。 7、研究生院必要时可要求某些课程考核采取考生考场签到制度。 三、成绩评定 1、阅卷教师必须认真负责地评阅考核试卷，严格按试题评分标准进行评分，不得漏评、漏记、错评、错记和送分、加分。 2、考核方式确定为考试的课程成绩由考试成绩和平时成绩组成。考试成绩和平时成绩所占比例为7:3左右。平时成绩必须有书面记录。 3、研究生公共课任课教师须在考试后二周内完成阅卷，并在HUB系统上提交电子成绩数据后，将“研究生课程成绩登记表”（以下简称成绩登记表，由HUB系统自动生成）报送研究生院培养处教学管理办公室；成绩报送完毕后一周内试卷交课程负责人所在院（系、所）保管。研究生非公共课任课教师须在一周内完成阅卷，并将成绩登记表、试卷报送课程负责人所在院（系、所）。 4、任课教师填写的成绩登记表属永久性保存件，由研究生院、各院（系、所）集中保管。成绩登记表必须注明考试日期并由任课教师签名，否则院（系、所）可以拒收。 5、研究生院在收到任课教师报送的公共课课程成绩登记表后3个工作日内完成成绩录入，并分院（系、所）下发成绩单。各院（系、所）收到任课教师提交的非公共课课程成绩登记表后1周内完成成绩录入。 四、试卷管理
第一章生物医学信号概述 第一节学习生物医学信号处理的理由生物医学工程是一个应用性的研究领域，生物医学信号处理自然应该成为该专业的主干课程之一，使学生掌握处理信号和系统的方法。 信号处理的含义比纯粹的数学运算更深更广。生物医学信号处理以严谨的组织行为方式为分析和概念化物理行为提供了一个基础框架，不管这种行为是一个电子控制系统的输出还是一次种植与周围组织的反应。 对信号/系统进行计算能够获得较精确的分析结果，但对分析过程的理解（定性的）也十分重要。例如，一名学生建议用小波来检测心电图信号中的异常，则他/她必须理解小波变换的数学概念。另一名具有神经生理学兴趣的学生希望研究全身振动对视觉功能的影响，则他/她需要理解共振的概念（即使他/她已经忘记了量化这种现象的二阶差分方程）。类似地，一名要研究心率的神经中枢控制的学生，不管他/她用哪种方法来描述心率，都需要理解记忆或相关的概念以及在能量记录中瞬时变化的原因。简言之，作为一名生物医学工程师应该掌握信号处理的定性描述并具备应用定量分析方法解决生物医学问题的技能。通过学习《生物医学信号处理》课程，学生可以达到上述要求。 更具体地说，生物医学信号处理将教给学生两种主要技能：（1）为了提取原始的生物医学信息，获取和处理生物医学信号的技能；（2）解释处理结果性质的技能。为此，《生物医学信号处理》课程应该包含以下四个重要内容： （1）测量生物医学信号，即量化和校正测量仪器对待测信号的影响。 （2）操作（即滤波）生物医学信号，即识别和分离信号中的有用成份和无用成份。 （3）定量描述生物医学信号，即揭示产生生物医学信号的本质，根据第二步得出的结果预测信号未来的行为。 （4）探测生物医学信号源，即描述一个生物医学物理系统的输入与输出信号之间内在联系。 大多数信号处理教材都很强调计算和算法。对于生物医学工程专业的学生来说，如果在生物医学信号处理课程中仍选用大量信号处理的内容，则可能是熟悉知识的枯糙重复。本教材的宗旨是通过许多具体生物医学信号处理实例，将真实世界与理论研究联系起来，并指导学生如何应用一项理论去解决一个具体的生物医学问题。 第二节信号及其类型 信息是一个过程产生的能量的测量，而信号则是信息的一种表达形式。来自于真实世界的信号各不相同，但大致可分为四种类型：（1）确定性信号；（2）随机信号；（3）分形信号；（4）混沌信号，如图1-1（a）、（b）、（c）和（d）分别是四种类型信号的一个例子。 确定性信号在教材中常作为例子给出，是学生最熟悉的一类信号，但这类信号在真实世界中则较少出现。所谓确定性信号是指在已知足够过去值的条件下，能够准确预测该信号未来值的一类信号。例如，正弦波信号A Sinωt。换句话说，只要能够用数学封闭表达式来表达的一类信号就是确定的信号。 既使信号的全部过去值已知，也不能准确预测其未来值的一类信号称为随机信号。随机信号
华中科技大学2017联合培养研究生项目报名须知 一.申请资格 1.我校2016年入学的博士生（包括硕博连读生）； 2.已修课程成绩符合要求； 3.达到香港城市大学规定的最低英文水平要求：取得(i)托福考试(TOEFL)至少550分之成绩(即托福计算机考试至少213分或托福网考至少79分)，或(ii)雅思国际英语语言测试(IELTS)总级别至少6.5，或(iii)College English Test Band6(CET-6)至少490分，或(iv)通过华中大英语论文写作(学科编号:411.800)。 二.学科领域 两校已有博士学位授予权的学科领域。 三.学习地点与安排 联合博士培养项目的修读年限一般为四年。原则上学生第一学年在华中大修读并完成公共必修课和学科基础课程，第二至第四学年按以下学习模式，修读部分专业课及完成学位论文。 学年学习地点 第一学年华中大 于城大注册入读联培计划 第二学年城大（香港本部） 第三学年城大深圳研究院 第四学年华中大 四.申请程序 请符合申请资格的同学仔细阅读及以英文填写「招生申请表」,并将申请表及巳用信封封存的「推荐报告」(Referee’s Report)连同以下复印件于2017年2月27日前交至华中大导师。其后，华中大导师与城大导师联系及填妥相关附件内容中的表格和提供相关证明材料后，交至相关华中大各所属学院研究生管理部门进行审核，再送至华中大研究生院进行审批。华中大研究团队负责人将通过华中大研究生院审批的申请材料收集后，将所有材料提供给城大研究生院。城大研究生院将申请发至相关院系以供院系进行审批，如申请获城大相关院系推荐，城大研究生院会审核该招生申请表及资料。审核后，两校共同确定2017年录取学生名单。 q本科及硕士(如适用)学位证和成绩单(请提供正式认证的英文译本)和最近期之成绩单;
医学图像处理综述 墨南-初夏2010-07-24 23:51:56 医学图像处理的对象是各种不同成像机理的医学影像。广泛使用的医学成像模式主要分为X射线成像(X—CT) ，核磁共振成像(MRI)，核医学成像(NMI)和超声波成像(UI) 这四类。 （1）x射线成像：传统x射线成像基于人体不同器官和组织密度不同。对x射线的吸收衰减不同形成x射线影像。（例如人体中骨组织密度最大，在图像上呈白影，肺是软组织并且含有气体，密度最低，在照片上的图像通常是黑影。）常用于对人体骨骼和内脏器官的疾病或损伤进行诊断和定位。现代的x射线断层成像(x—cT) 发明于20世纪70年代，是传统影像技术中最为成熟的成像模式之一，其速度已经快到可以对心脏实现动态成像。其缺点是医生要在病人接收剂量和片厚之间进行折衷选择，空间分辨率和对比度的还需进一步提高。 （2）核磁共振成像(MIR) 发展于20世纪70年代，到80年代才进入市场，这种成像设备具有在任意方向上的多切片成像、多参数和多核素成像、可实现整个空问的真三维数据采集、结构和功能成像，无放射性等优点。目前MRI的功能成像(fMRI) 是MIR设备应用的前沿领域，广泛应用于大脑功能性疾病的诊断,并为肿瘤等占位性病变提供功能信息。MRI 受到世人的广泛重视，其技术尚在迅速发展
过程中。 （3）核医学成像(NMI ) ，目前以单光子计算机断层成像(SPECT) 和正电子断层成像(PET) 为主，其基本原理是向人体注射放射性核素示踪剂，使带有放射性核素的示踪原子进入人体内要成像的脏器或组织通过测量其在人体内的分布来成像。NMI不仅可以提供静态图像，而且可提供动态图像。 （4）超声波成像(Ultrasonic Imaging ) ，属于非电离辐射的成像模态，以二维平面成像的功能为主，加上血液流动的彩色杜普勒超声成像功能在内，在市场上已经广泛使用。超声成像的缺点是图像对比度差、信噪比不好、图像的重复性依赖于操作人员。但是，它的动态实时成像能力是别的成像模式不可代替的 在目前的影像医疗诊断中，主要是通过观察一组二维切片图象去发现病变体．这往往需要借助医生的经验来判定。至于准确地确定病变体的空间位置、大小、几何形状及与周围 生物组织的空间关系，仅通过观察二维切片图象是很难实现的。因此，利用计算机图像处理技术对二维切片图象进行分析和处理。实现对人体器官，软组织和病变体的分割提取，三维重建和三维显示，可以辅助医生对病变体及其它感兴趣的区域进行定性甚至定量的分
1.图象和图形的区别 答：①图象是用各种观测系统以不同形式和手段观测客观世界而获得的可以直接或间接作用于人眼并进而产生视知觉的实体。②图形是利用计算机技术编程来产生图形。③两者区别：图象是客观的，图形是主观的。 2.连续图象和数字图象的区别 答：①连续图象用f(x,y)表示，其中x,y 是实数且取值范围无穷大（表示象素位置），f 的值也是实数且范围无穷大（表示灰度值）。②数字图象是从连续图象抽样得到，x,y 是整数且有一定范围，f 也是整数且有一定范围。③计算机只能对数字图象进行 处理。 3.m 连接 4.距离度量函数 欧氏距离（Euclidean distance ） De(p , q) = [(m - s)2 + (n - t)2]1/2 D4距离（城区距离） D4 (citn-block distance) D4(p , q) = |m - s| + |n - t ｜ D8距离（棋盘距离）D8 (checkboard distance) D8(p , q) = max(|m - s| , |n - t|) 5.图象处理三个层次：图象处理、图象分析、图象理解。①图象处理：对图像进行各种加工，以改善图像的视觉效果，强调图像之间进行的变换，图像处理是一种以图像到图像的过程。②图像分析：对图像中感兴趣的目标进行提取和分割，获得目标的客观信息（特点、性质），建立对图像的描述，以观察者为中心研究客观世界，图像分析是一个从图像到数据的过程。③研究图像中各目标的性质和它们之间的相互联系，得出对图像内容含义的理解及原来客观场景的解释，以客观世界为中心，借助知识、经验来推理，认识客观世界，属于高层次操作（符号运算）。 6.傅里叶变换 ①一维离散傅里叶变换(DFT) 1 (2)/0 1(u)()N j u x N x F f x e N π--==∑ ，u=0,1,2..N-1，例：f(x) 中f(0)=0,f(1)=2, f(2)=3,f(3)=3, 解：N=4,u={0,1,2,3} 分别计算F(0), F(1), F(2), F(3)。 ②二维傅里叶 11 2()/00 1(u,v)(,)N N j u x v y N x y F f x y e N π---+===∑∑ 例：f(0,0)=1, f(0,1)=2, f(1,0)=3, f(1,1)=4, N=2 分别计算F(0,0), F(0,1), F(1,0), F(1,1)。 7.沃尔什变换 蝶形运算 8.霍特林变换 答：①已知采样点坐标构成一组矢量x;②求平均向量m x ；③求协方差矩阵Cx ；④ 计算Cx 的特征值 ||0I Cx λ-=；⑤计算 Cx 的特征向量 ||0I Cx x λ-=；⑥由特征向量组成矩阵（变换矩阵）A ；⑦正变 换y=A(x-m x )；⑧x=A T y+m x 。 9.图像增强(滤波锐化等) 均值适合高斯噪声,中值适合椒盐噪声。 图像加完要平均，减法取绝对值，乘法开方，除数为0变为1。
摘要“数字图像处理”是生物医学工程专业一门重要的专业课，让学生学会将理论知识转化为解决本专业实际问题的能力是这门课的重点。我们对理论和实践教学两个方面的教学方法和经验进行了探讨，经过几年的教学实施，这些方法取得了良好的教学效果。 关键词数字图像处理生物医学工程教学方法Teaching Method of"Digital Image Processing"Course for Biomedical Engineering Specialty//Huang Min Abstract"Digital Image Processing"is an important course for biomedical engineering specialty.How to change the theoretical knowledge into the ability of solving problem in biomedical engineering field is very important.Teaching methods of theory and practice teaching are given,which are helpful for students. Satisfied teaching effect is acquired in past years. Key words digital image processing;biomedical engineering; teaching method Author's address College of Biomedical Engineering,South-central University for Nationalities,430074,Wuhan,Hubei,China 随着科技的发展，各种图像信息都逐步进入数字化时代，以便存储和进行后续的通信、变换和识别等处理。数字图像处理课程是图像处理、电子、通信、生物医学工程等众多工科专业本科生学习的一门专业必（选）修课，虽然不同专业在学习理论知识时是相通的，但各专业在实际的图像处理的教学方法和具体应用上还是有较大差别。[1]生物医学工程专业有着其特殊性，在医学图像领域，从显微图像到CT、超声、M RI及PET等大型影像设备的成像结果，都涉及大量的图像需要存储，然后需要对图像进行增强、分割、融合等处理。如何把数字图像处理理论知识和专业应用方向结合起来进行教学，是生物医学工程专业上这门课的老师最应该注意的问题。本文对生物医学工程专业数字图像处理课程的理论教学和实验教学两个方面的教学 方法和经验进行探讨。 1理论教学 在本科阶段，数字图像处理课程理论教学主要讲述六部分内容：图像处理基础、图像变换理论、图像压缩编码、图像增强、图像恢复和图像分割。[2] 1.1“理论—应用”的教学模式 在教学中，我们采取“理论—应用”的教学模式，将每章的理论知识和生物医学工程领域的图像处理应用密切结合起来讲解，让学生体会到学习书本知识和专业实践以及以后的工作应用是密不可分的，学了后也知道“怎么用”。 比如在学到第一章图像处理基础的图像数字化这一环节，虽然学生都知道结论就是：采样频率要大于图像最高频谱的两倍。但是对于实际应用中，这个参数很抽象，具体怎么选择？结合以前学的一维时间域信号的采集，采样频率就是采样时间间隔的倒数，即要求：采样时间间隔小于某个值（这个值是由原模拟时间信号进行FT后频率成分的最大值的倒数的一半来决定的）；而现在转换到二维的图像域，实际上是图像在空间上的采样间隔（每个像素的大小）要小于某一个值，也就是最后数字图像可分辨的最小“尺寸”是多少的问题。联系到本专业的磁共振成像应用中，就是医院的影像诊断仪器在检查病人相关疾病（如肿瘤等）时，可以看到的最小肿瘤的尺寸，从而对学生说明一个问题：仪器不是万能的，不是想看多大的病灶就可以看到的。 进一步扩展，这个尺寸又怎么定呢？和具体的每种成像设备的成像原理有关，当然对本科生来说，由于学时和知识结构的限制，不能扩展太多。由于医学影像设备得到图像的过程和其他普通图像数字化过程不太一样，此时要强调不是所有的数据在采集的时候都是直接在图像域采集，医学图像领域很多是先在频域采集数据，然后转换到空间域的图像。最后举一个实例，配以幻灯实例进行说明：如果医学影像设备不满足采样定理，看到的图像会是各组织相互重叠在一起，根本无法用于医生诊断。这样就让学生加深了印 （中南民族大学生物医学工程学院湖北·武汉４３００７４）中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1672-7894（2011）01-0042-02 ４２
《数字图像处理》实验内容及要求 实验内容 一、灰度图像的快速傅立叶变换 1、 实验任务 对一幅灰度图像实现快速傅立叶变换（DFT ），得到并显示出其频谱图，观察图像傅立叶变换的一些重要性质。 2、 实验条件 微机一台、vc++6.0集成开发环境。 3、实验原理 傅立叶变换是一种常见的图像正交变换，通过变换可以减少图像数据的相关性，获取图像的整体特点，有利于用较少的数据量表示原始图像。 二维离散傅立叶变换的定义如下： 11 2( )00 (,)(,)ux vy M N j M N x y F u v f x y e π---+=== ∑∑ 傅立叶反变换为： 112( )00 1 (,)(,)ux vy M N j M N u v f x y F u v e MN π--+=== ∑∑ 式中变量u 、v 称为傅立叶变换的空间频率。图像大小为M ×N 。随着计算机技术和数字电路的迅速发展，离散傅立叶变换已经成为数字信号处理和
图像处理的一种重要手段。但是，离散傅立叶变换需要的计算量太大，运算时间长。库里和图基提出的快速傅立叶变换大大减少了计算量和存储空间，因此本实验利用快速傅立叶变换来得到一幅灰度图像的频谱图。 快速傅立叶变换的基本思路是把序列分解成若干短序列，并与系数矩阵元素巧妙结合起来计算离散傅立叶变换。若按照奇偶序列将X(n)进行划分，设： ()(2) ()(21)g n x n h n x n =??=+? （n=0,1,2,…,12N -） 则一维傅立叶变换可以改写成下面的形式： 1 0()()N mn N n X m x n W -==∑ 11220 ()()N N mn mn N N n n g n W h n W --===+∑∑ 1122(2)(21) (2)(21)N N m n m n N N n n x n W x n W --+===++∑∑
附件5．机械科学与工程学院全英研究生课程简介 (中英文各一份) 课程名称：信息可视化设计课程代码：100.641 课程类型：□博士专修课程█硕士专修课程 考核方式：全英文考试教学方式：全英文讲授 适用专业：设计学适用层次：█硕士□博士 开课学期：秋季总学时：32 学分：2 先修课程要求：设计方法学、视觉艺术设计 课程组教师姓名职称专业年龄学术方向 雷田（负责人）讲师设计学32 用户研究、交互设计朱志娟讲师设计学32 人机工程学 吴磊讲师设计学30 交互设计 课程负责教师留学经历 2012.8-2012.10，新加坡国立大学访问学者 学术专长 用户体验设计、交互设计、设计策略及用户研究。与此相关的论文列表如下：●Product Strategic Design Based on the ACO. ●User's Emotional Reaction in Search Engine Website ●Aesthetic user experience and apparent space dimensions. ●Influencing mechanism of apparent space dimensions on interface aesthetics and apparent usability. ●Product semantics comparison-an accurate method for product semantic identification ●Aesthetic preference based on users' cognitive styles in mobile interaction.
生物医学信号处理的方法 生物医学仪器包括了诊断仪器和治疗仪器两大类。在诊断仪器中要寻找对诊断有意义的具有某种特征的信号或信号的某种特征量。在治疗仪器中同样需要确定特征信号的存在或信号特征量的大小去控制治疗部分的工作。一般说来，信号并不能直接提供这些信息，它们需要应用信号处理方法去提取。例如，临床的常规脑电图检查可为脑损伤、脑血栓、内分泌疾病等的诊断、预防和治疗提供信息。另外脑电图也常用来作睡眠、麻醉深度的监护。但是白发脑电图的时域波形很不规则。不但它的节律随精神状态变化而改变，而且在基本节律的背景下还会不时地发生一些瞬态变化。传统的分析方法是用领域分析方法，用它的基本节律作为脑电图的基本特征量。 从信号中提取特征量的常用方法有谱分析、波形分析、建立模型等多种。有了特征量，就要根据它们进行诊断。诊断就是分类。现用的模式分类方法有统计模式识别、句法分析、模糊模式识别等。上述这些内容正是信号处理学科的主要研究对象，实际上这些方法现在也并不成熟。对于生物医学信号中大量存在的非线性、非平稳、多变量等问题的分析还很初步，还需深入地研究和探讨。 由于干扰的影响，生物医学信号往往埋藏在噪声中，因此造成信息丢失或产生虚假信息，所以通常在进行生物医学信号处理以前，要对信号施加某种处理来降低噪声、增强信息。例如，在研究大脑感觉机制，提取诱发响应时，常常采用重复刺激方法和相干平均技术来克服自发脑电活动，增强有用信息。污染信号的噪声可以是加性的(即观测等于信号的噪声之和)、相乘性的(即观测等于信号与噪声的积)；也可能有用的信息仅与信号的一部分有关，而与有用信息非相关部分也被看成噪声。总之，噪声的性质是多种多样的。数字滤波器是增强信息、抑制噪声的常用方法，然而它对于频带重叠的信号与噪声无能为力。因此消噪问题是生物医学信号处理研究的又一个重要内容。 目前生物医学信号处理中应用的抑制噪声和信号增强技术，常需要信号与噪声统计特性的先验知识，先验知识越完整，增强信号的效果越显著。然而得到这些先验知识常常又是困难的，这种要求限制了诸如维纳滤波、卡尔曼滤波等技术的应用。自适应方法可以自动调节参数来适应信号统计特性而不依赖先验知识，因而引起了广泛的注意。 在某种情况下，需要将信号从一个地点传送到另一个地点。有不少突发性疾病对患者威胁极大，例如，猝死和呼吸障碍，为了及时抢救，在患者家里安装监护系统，监护系统采集的信息经电话电路传到监护中心，使患者处于医护人员的监护之下。为了保证传输效率，或为了方便地保存、记录患者病历，需要尽量减
华中科技大学硕士研究生培养工作实施细则（试行）
第一章总则 第一条为了加强硕士生培养工作，不断提高硕士生培养质量，根据《中华人民共和国学位条例》和教育部《关于修订研究生培养方案的指导意见》（教研办[1998]1号）精神，结合我校实际情况，特制定本细则。 第二条硕士研究生培养工作的指导思想 （一）硕士生培养工作必须贯彻党的教育方针，坚持质量第一，贯彻理论联系实际的原则，培养德、智、体全面发展的本学科高层次、高素质的创造性人才。 （二）硕士生的培养主要通过课程教学、科学研究、实践活动进行，重在建构完善的知识结构体系，培养硕士生的科研能力，增强硕士生的创新意识。 第三条硕士生的培养目标 （一）较好地掌握马克思主义、毛泽东思想和邓小平理论；树立共产主义的世界观；坚持党的基本路线，具有良好的道德品质，自觉维护社会主义民主和法制；学风严谨，具有较强的事业心和献身精神，积极为社会主义现代化建设服务。 （二）掌握本门学科坚实的基础理论和系统的专门知识；具有从事本学科领域内科学研究、大学教学或独立承担专门技术工作的能力；能吃苦耐劳，根据科学研究工作的需要，查阅文献、收集资料、调查研究，进行专业实践和科研实验，了解本学科发展现状、研究动向，关注社会和生产实际的现状及其关键问题； （三）积极锻炼身体，拥有健康的体魄。 第四条硕士生的培养方式 （一）硕士研究生的培养采取导师负责制和集体培养相结合的方式。 （二）导师应根据培养方案的要求，多方面了解所指导的硕士生的知识结构、学术特长、研究兴趣、能力基础等具体情况，据此制定出研究生培养计划。对研究生的培养，既要充分发挥导师的主要作用，又要发挥教研室及其有关教师的集体培养作用。 （三）采取课程学习和论文撰写并重的方式。既要使研究生深入掌握基础理论和专业知识，又要使研究生掌握科学研究的基本方法和技能，硕士研究生通过选题报告答辩方能进入学位论文工作。 （四）研究生培养要发挥学术群体的作用。在培养过程中，要充分发挥研究生的主动性和自觉性，更多地采用启发式、研讨式的教学方式，提高硕士生的自学能力、动手能力、表达能力和写作能力。 （五）将硕士研究生的思想政治工作和学风教育贯穿到研究生培养的全过程，要加强教书育人的工作，引导研究生积极参加政治理论和时事政策的学习、积极参与各种公益活动。 第五条硕士生的学习年限 全日制攻读硕士学位的学习年限为2~3年，鼓励优秀学生提前答辩。科学研究工作和撰写学位论文的时间为一年或一年半。若提前完成培养计划，经院（系）学位评定分委员
生物医学信号处理试卷集 试卷一答案和评分标准： 一、假设有两个离散平稳随机过程)(),(n y n x ，m x m R 6 .0)(=，m y m R 8.0)(=，它们统计独立，求这 两个随机过程的乘积的自相关函数和功率谱密度。（14分） 解： 设z=xy ， m y x z m R m R m n y n y E m n x n x E m n y m n x n y n x E m n z n z E m R 48 .0)()()]()([)]()([)]()()()([)]()([)(==++=++=+=（6分） ∑==+∞ -∞ =-m m j m z j z e m R DTFT e P ωω48.0)]([)(（4分） =ωcos 96.02304.17696 .0-（4分） 二、设线性系统如图所示，已知n n n s ,相互独立，且ωω 2 sin )(=j s e S ， 21 )(= ωj n e S 。要求设计一 个滤波器ωω 2sin )(c e H j =，试确定c 使得滤波后的输出n s ?与真实信号n s 的均方误差最小，即])?[(2n n s s E -最小。（14分） 解答： 设误差为n n n s ?s e -=其自相关为： )m (R )m (R )m (R )m (R )]s ?s )(s ?s [(E )e e (E )m (R s ?s s ?s ?s s m n m n n n m n n e +--=--==+++（2分） 做傅立叶变化：)()()()()(???ωωωωω j s j s s j s s j s j e e S e S e S e S e S +--=（4分） ω ωωωωωωω4262j n j s 2j j x 2j ?sin 21 sin ])(e S )(e S [)e (H )(e S )e (H )(c c e S j s +=+== （2分） ωωωωωω4i s i i sx i ?sin )e (S )e (H )e (S )e (H )(c e S j s s === ωωωωωω4i s i i xs i s ?sin )e (S )e (H )e (S )e (H )(c e S j s ===** （2分） 2 2 14321 c c +-=ξ （3分） 求导等于零： 43 = opt c （1分）
Snake模型简介及其编程实现 Snake模型也称为主动轮廓线模型，最初由Kass等人在1987年第一届计算机国际视觉会议上提出，一经提出就成为计算机视觉领域研究的热点。Snake的基本思想是通过人的识别能力，在图像中目标边界附近确定初始轮廓线，然后对曲线进行能量最小化变形，使其锁定在待分割目标的边界上。Snake模型之所以能得到如此重视，是因为它将图像目标的先验知识（如大小、位置、形状等）与图像特征（灰度、梯度、纹理等）结合起来，克服了传统图像分割方法将二者分离的缺陷。近年来，许多文章从传统Snake模型的能量函数构造和求解算法方面进行改进，在其基础上衍生出了许多新的Snake模型。 1、Snake模型的基本原理 其基本思想是依据图像信息进行曲线（曲面）演化，使其最终找到目标物体的边界。这种方法将分割问题转化为最优化问题，利用闭合曲线（或曲面）形变的特定规律，定义度量闭合曲线（曲面）形变的能量函数，通过最小化能量函数使曲线（曲面）逐渐逼近图像中目标物体的边缘。先提供待分割图像的一个初始轮廓的位置，并对其定义个能量函数，是轮廓沿能量降低的方向靠近。当能量函数达到最小的时候，提供的初始轮廓收敛到图形中目标的真实轮廓。 Snake能量函数是有内部能量函数和外部能量函数组成，内部能量控制轮廓的平滑性和连续性，外部能量由图像能量和约束能量组成，控制轮廓向着实际轮廓收敛，其中约束能量可根据具体的对象形态定义，使得snake具有很大的灵活性。 Snake模型发展10多年来，许多学者对于经典的snake模型做了改进，提出各种改进的snake模型，其中梯度矢量流（Gradient Vector Flow, GVF）模型扩大了经典snake的外力作用范围，加强了对目标凹轮廓边缘的吸引力，提高了传统的snake模型。 2. 基本的Snake模型 数学上，将活动轮廓表示成一条参数曲线V(s,t)=(x(s,t),y(s,t))，其中，V是曲线点的二维坐标，t是时间参数，s是弧长参数。轮廓的总弧长归一化到1。改曲线的能量可以用能量泛函表示为E(V)=E int(V)+E ext(V)，E int(V)是内部能量泛函，E ext(V)是外部能量泛函。曲线V在图像的空间域运行使得E(V)最小。 其中内部能量泛函定义为：
华中科技大学研究生奖学金管理办法 添加时间：2009-08-28 阅读次数：9356 校研【2009】37号 研究生奖学金是我校研究生资助体系的组成部分，是研究生创新基金的主要用向之一，为建立新型的研究生培养机制和激励机制，充分调动导师和研究生的主动性和积极性，提高培养质量，特制定本办法。 第一条奖学金种类 （一）研究生奖学金分学业奖学金和单项奖学金，均由学校统筹拨款。 （二）学业奖学金用于资助研究生学费，由导师或院系向学校申请，研究生向导师或院系申请。学业奖学金分全额奖学金和半额奖学金两种。全额奖学金资助全额学费，半额奖学金资助学费的一半。 （三）单项奖学金用于奖励在社会活动、论文、学习成绩、科技成果等方面获得突出成绩的研究生。 第二条管理机构 （一）学校研究生培养机制改革领导小组负责奖学金的全面管理，指导检查奖学金的评定和落实情况，审核院（系、所）奖学金评定委员会的评定结果。研究生院负责研究生奖学金工作的组织与管理。 （二）院（系、所）学位审议委员会、研究生工作组和研究生会共同组建院（系、所）奖学金评定委员会，制定本单位研究生奖学金评定的实施细则，管理研究生奖学金的具体评定过程。 第三条评定条件 （一）申请范围 1. 学业奖学金 （1）研究生导师能认真履行导师职责，具有稳定的研究方向和适合研究生工作的课题及充足的科研经费。 （2）全日制非定向普通研究生参加学业奖学金的评定。委托培养研究生、专业学位研究生（临床医学专业学位除外）不参加学业奖学金的评定。定向培养研究生必须用全额奖学金资助。联合培养研究生按协议执行。 （3）研究生获得学业奖学金资助的学习年限：直攻博研究生不超过5年，其他科学学位博士研究生不超过4年，临床医学专业学位的临床转博研究生、提前攻博研究生博士生阶段不超过3年；科学学位硕士研究生获得学业奖学金资助的学习年限为各院（系、所）确定的培养年限。 2. 单项奖学金 全日制普通研究生均可申请。 （二）评定标准