Syllabus

Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя

Каф. біотехнічних систем

Обробка біомедичних зображень

Силабус

1. Освітні програми, для яких дисципліна є обов’язковою:

# Рівень освіти Галузь знань Спеціальність Освітня програма Курс(и) Семестр(и)
1 бакалавр 16. Хімічна та біоінженерія 163. Біомедична інженерія (бакалавр) Біомедична інженерія 4 7

2. Дисципліна пропонується як вибіркова для усіх рівнів вищої освіти і усіх освітніх програм.

3. Інформація про автора курсу

Прізвище, ім'я та по батькові Паляниця Юрій Богданович
Науковий ступінь канд. техн. наук
Вчене звання немає
Посилання на сторінку викладача(ів) на офіційній веб-сторінці університету http://library.tntu.edu.ua/personaliji/a/p/paljanycja-jurij-bohdanovych/
Е-mail (в домені tntu.edu.ua) palyanytsa_y@tntu.edu.ua

4. Інформація про навчальну дисципліну

Розподіл аудиторних годин Лекції: 32
Практичні заняття: 0
Лабораторні заняття: 32

Кількість годин самостійної роботи: 56
Кількість кредитів ECTS: 4
Мова викладання українська
Вид підсумкового контрою залік
Посилання на електронний навчальний курс у СЕН університету ATutor https://dl.tntu.edu.ua/bounce.php?course=2825

5. Програма навчальної дисципліни

Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання

Мета вивчення навчальної дисципліни: набуття студентами теоретичних знань та практичних навиків обробки біомедичних зображень.

Завдання навчальної дисципліни: вивчення студентами загальних принципів формування та попередньої обробки зображень, застосування методів геометричних перетворень, фільтрації, компресії і кодування зображень, аналізу текстурних зображень, а також особливостей формування і обробки біомедичних зображень.

Місце дисципліни в структурно-логічній схемі навчання за освітньою програмою

Перелік дисциплін, або знань та умінь, володіння якими необхідні студенту (вимоги до рівня підготовки) для успішного засвоєння дисципліни

Вища математика

Перелік дисциплін які базуються на результатах навчання з даної дисципліни

Дипломне проектування

Зміст навчальної дисципліни

Лекційний курс (формулювання тем)

Тема 1. Обробка зображень, основні поняття, принципи і засади.
Тема 2. Представлення зображень.
Тема 3. Перетворення та фільтрація зображень.
Тема 4. Методи кодування зображень. Компресія зображень.
Тема 5. Означення та опис текстур. Методи сегментації кольорових текстур в колірних координатних просторах. Методи аналізу складних текстурних зображень.
Тема 6. Візуалізація та опрацювання інтроскопічних даних.

Лабораторний практикум (теми)

1. Основні функції обробки збражень в системі Matlab.
2. Морфологічний аналіз зображень в системі Matlab.
3. Фільтрація зображень в системі Matlab.
4. Сегментація зображень в системі Matlab методом k-середніх.
5. Застосування фільтра Габора.
6. Тривимірна візуалізація зображень в системі Matlab.
7. Автоматизоване визначення локалізації пухлини легенів в системі Matlab.
8. Знаходження контурів елементів зображеня в системі Matlab.

Самостійна робота студента/аспіранта

1. Предмет, зміст і задачі курсу. Побудова сучасних систем обробки зображень.
2. Класифікація та основні властивості зображень. Пристрої формування зображень.
3. Ієрархічна структура операцій обробки зображень. Компоненти системи обробки зображень.
4. Математичні моделі зображень.
5. Колірні моделі зображень.
6. Дискретизація зображень. Квантування зображень.
7. Похибки дискретного представлення зображень. Методи інтерполяції зображень.
8. Перетворення яскравості зображень.
9. Геометричні перетворення на площині і в просторі.
10. Відновлення зображень в перетворених координатах.
11. Основи просторової фільтрації зображень. Частотна фільтрація зображень.
12. Особливості зорової системи людини.
13. Методи кодування зображень. Компресія зображень.
14. Означення та опис текстур. Методи сегментації кольорових текстур в колірних координатних просторах. Методи аналізу складних текстурних зображень.
15. Принципи комп’ютерної інтраскопії.
16. Алгоритми відновлення томографічних зображень.
17. Флуктуаційні спотворення проекційних даних.
18. Перспективи розвитку обробки біомедичних зображень.

Навчальні матеріали та ресурси

1. Randall, R. B. Frequency Analysis. Bruel and Kjaer, 1987.
2. Gonzalez, R. C. and Woods, R. E. Digital Image Processing, 3rd edn. Prentice-Hall, 2008.
3. Fuderer, M. “The information content of MR images,” IEEE Trans. Med. Imag., 7, 368–80, 1988.
4. Mandelbrot, B. B. The Fractal Geometry of Nature. W. H. Freeman, 1977.
5. Pratt, W. K. Digital Image Processing, 3rd edn, chapter 16. John Wiley and Sons Inc., 2001.
6. Sonka, M., Hlavac, V. and Boyle R. Image Processing, Analysis, and Machine Vision, 2nd edn, chapter 6. Brooks/Cole Publishing Company, 1999.
7. Прэтт У. Цифровая обработка изображений. Кн. 2 / Пер. с англ. под ред. Д.С.Лебедева. - М.: Мир, 1982. - 310 с.
8. Фисенко В.Т. Компьютерная обработка и распознавание изображений: учеб. пособие / В.Т. Фисенко, Т.Ю. Фисенко. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2008. – 192с.
9. Яне Б. Цифровая обработка зображений / Б. Яне. – М.: Техносфера, 2007. – 584 с.
10. Гонсалес Р. Цифровая обработка зображений / Р. Гонсалес, Р. Вудс. – М.: Техносфера, 2005. – 1072 с.

6. Політика та контроль навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Політика навчальної дисципліни

Політика навчальної дисципліни визначається системою вимог, які викладач пред'являє до студента при вивченні дисципліни та ґрунтується на засадах академічної доброчесності.
Вимоги стосуються відвідування занять (неприпустимість пропусків, запізнень і т.п.); правил поведінки на заняттях (активну участь, виконання необхідного мінімуму навчальної роботи та ін.); заохочень та стягнень (за що можуть нараховуватися або відніматися бали і т.п.).
Політика навчальної дисципліни вибудована з урахуванням норм законодавства України щодо академічної доброчесності, Статуту, положень ТНТУ:

1. Положення про організацію освітнього процесу в Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя - наказ №4/7-340 від 21.05.2015 із змінами від 25.06.2019 - наказ №4/7-622 від 27.06.2019 та від 14.04.2020 - наказ №4/7-243 від 15.04.2020

2. Положення про індивідуальний навчальний план студента Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя (нова редакція) - наказ №4/7-669 від 25.09.2020

3. Положення про академічну мобільність учасників освітнього процесу Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя

4. Положення про оцінювання здобувачів вищої освіти Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя (нова редакція) - наказ №4/7-670 від 25.09.2020

5. Положення про академічну мобільність студентів ТНТУ ім.І.Пулюя - наказ№4/7-454 від 16.07.2013

6. Положення про врегулювання конфліктних ситуацій в Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя - наказ №4/7-164 від 01.03.2021

7. Положення про підсумковий семестровий контроль результатів навчання студентів Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя - наказ №4/7-122 від 17.02.2020

8. Тимчасовий порядок проведення семестрового контролю та атестації здобувачів вищої освіти Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя - наказ №4/7-350 від 25.05.2020

9. Положення про недопущення академічного плагіату в Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя - наказ №4/7-964 від 01.11.2019 зі змінами від 19.12.2019 наказ №4/7-114 від 12.02.2020, зі змінами від 26.01.2021 - наказ №4/7-72 від 02.02.2021

10. Положення про академічну доброчесність учасників освітнього процесу Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя - наказ №4/7-969 від 01.11.2019

11. Статут Тернопільського національного технічного університету ім. І. Пулюя (нова редакція) - наказ МОН №248 від 25.02.2019




Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання


Таблиця відповідності рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою:

Шкала оцінок
ВНЗ
(100-бальна)
Національна
(4-бальна)
ECTS
90-100 Відмінно А
82-89 Добре B
75-81 C
67-74 Задовільно D
60-66 E
35-59 Незадовільно FX
1-34 F

7. Додаткова інформація

1. Сучасні проблеми методів обробки медичних зображень. Метод перетворення локальних контрастів.
2. Методи гістограмних перетворень.
3. Різницеві методи.
4. Рангові методи.
5. Метод інверсної фільтрації.
6. Методи обробки зображень в частотній області.
7. Методи обробки в просторовій області.
8. Структуровані методи.
9. Початкова обробка зображення на основі використання діскретноог перетворення Фур'є в чотиришаровою нейронної мережі прямого розповсюдження.
10. Визначення оптимальних параметрів нейронної мережі та параметрів навчального алгоритму.
11. Ітераційний алгоритм Бугера-Ван-Ціттера.
12. Програмно-технічний комплекс «Автоматизована телемедична радіологічна інформаційна система (АТРІС)».
13. Узагальнена схема отримання медичних зображень.
14. Типи медичних зображень: рентгенівські, радіоізотопні, оптичні, ІЧ-зображення, ЯМР-зображення, УЗВ-зображення.
15. Цифрові перетворювачі зображень для медичної радіології.
16. Цифрова рентгенодіагностика в стоматології.
17. Області застосування: цитологія, гістологія, гематологія, морфометрія, цитофотометрії.
18. Денситометрія, колориметрия і спектральний аналіз зображень в мікроскопії.
19. Морфометрія, вимірювання геометричних розмірів, підрахунок кількості клітин, розподіл клітин за розмірами.
20. Комп'ютерний архів для зберігання зображень. Аналіз інформаційної ємності та пропускної здатності систем формування, збереження і передачі зображень.
21. Комп'ютерна історія хвороби. Медичні атласи зображень на компакт-дисках. Комп'ютерні навчальні програми. Комп'ютерні методики медичної діагностики. Телемедицина, теледіагностіка.
22. Принцип персептрона і неокогнітрону.
23. Поняття про синтез нейронних мереж.
24. Апаратурно - програмна реалізація розпізнають пристроїв.
25. Електронна та оптична елементна база.
26. Ітераційний метод стиснення і розпізнавання зображень. Квазіоптимального розкладання за узагальненими гармонійним функціям (Уолша, Хаара та ін.).
27. Методи формування банків узагальнених еталонних зображень і сигналів в "стиснутому" базисі.
28. Методи автоматизованої інтерпретації сигналів та зображень з використанням банку еталонів.
29. Теорема Котельникова для двовимірних зображень. Частота дискретизації (Найквіста). Ефекти, пов'язані з накладенням спектрів. Прямокутний і гексагональних растри.
30. Дискретне перетворення Фур'є. Швидке перетворення Фур'є.
Затверджено рішенням кафедри
of Biotechnical Systems
(протокол №
10
від «
17
»
03
2021
року).