Overview

Dieses Lehrbuch gibt erstmals in einer kohärenten, systematischen Darstellung einen umfassenden Überblick über den interdisziplinären Bereich Medizinische Bildverarbeitung. Verfaßt von einem Team erfahrener Autoren, die in den beteiligten Disziplinen forschen und lehren, wendet es sich an Studierende und Praktiker der Informatik, Mathematik, Elektrotechnik, Physik und Medizin. Nach einem einführenden Kapitel über medizinische Fragestellungen geht der Weg von den technischen Grundlagen der Erzeugung medizinischer Bilder zu den Problemen der Bildwahrnehmung, von den unterschiedlichen mathematischen Modellierungen für medizinische Bilder zu den Algorithmen, mit denen heute medizinische Bilder verarbeitet werden.

Full Product Details

Author:   Thomas Lehmann ,  Walter Oberschelp ,  Erich Pelikan ,  Rudolf Repges
Publisher:   Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. KG
Imprint:   Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. K
Dimensions:   Width: 15.50cm , Height: 2.50cm , Length: 23.50cm
Weight:   0.740kg
ISBN:  

9783540614586

ISBN 10:   3540614583
Pages:   462
Publication Date:   28 October 1997
Audience:   Professional and scholarly ,  Professional & Vocational
Format:   Paperback
Publisher's Status:   Active
Availability:   Out of stock  
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Language:   German

Table of Contents

Schreibweisen und Notationen.- 1. Medizinische Fragestellungen fur den Einsatz bildgebender Verfahren.- 1.1 Grundlagen statistischer Bewertungsverfahren in der Medizin.- 1.2 Einsatzgebiete bildgebender Diagnostik.- 1.2.1 Radiologische Skelettdiagnostik.- 1.2.2 Thorax-Untersuchung.- 1.2.3 Untersuchung des Abdomen.- 1.3 Abschlussbemerkung.- 2. Technik der Bilderzeugung in der medizinischen Diagnostik.- 2.1 Physikalische Grundlagen der bildgebenden Verfahren.- 2.1.1 Das Bohrsche Atommodell.- 2.1.2 Strahlung.- 2.1.3 Elektromagnetische Wellen.- 2.1.4 Roentgenstrahlung.- 2.1.5 Lumineszenz.- 2.1.6 Kernspin.- 2.1.7 Schallwellen.- 2.2 Technische Realisierungen der bildgebenden Verfahren.- 2.2.1 Roentgenaufnahme.- 2.2.2 Durchleuchtung.- 2.2.3 Mammographie.- 2.2.4 Angiographie.- 2.2.5 Roentgentomographie.- 2.2.6 Computertomographie.- 2.2.7 Szintigraphie.- 2.2.8 Kernspintomographie (MR).- 2.2.9 Sonographie.- 3. Physiologische und psychologische Grundlagen der Bildwahrnehmung.- 3.1 Aufbau und Funktion des Sehapparates.- 3.1.1 Das Auge.- 3.1.2 Nervenverbindungen.- 3.1.3 Das Sehzentrum.- 3.2 Rezeption.- 3.2.1 Intensitat.- 3.2.2 Kontrastwahrnehmung.- 3.2.3 Farbwahrnehmung.- 3.2.4 Farbraume.- 3.2.5 Raumwahrnehmung.- 3.2.6 Adaptation und Akkommodation.- 3.3 Perzeption.- 3.3.1 Gestalterkennung.- 3.3.2 Formerkennung.- 3.3.3 Visuelle Suche.- 3.4 Zusammenfassung.- 4. Das Bild als diskrete Ortsbereichsfunktion.- 4.1 Das Bild als Ortsbereichsfunktion.- 4.1.1 Das kontinuierliche Idealbild und das Problem der Diskretisierung.- 4.1.2 Das diskrete Bild und die Pixelebene.- 4.1.3 Koordinaten und Abbildungen.- 4.2 Grundlagen der Verarbeitung diskreter Bilder.- 4.2.1 Standardcodierung von diskreten Farbbildern und die Technik der Bildspeicherung.- 4.2.2 Ortsbereich und Frequenzbereich.- 4.2.3 Das Hexelraster als Alternative zum Pixelraster.- 4.2.4 Zur Axiomatik der diskreten Pixelgeometrie.- 4.3 Globale Kenngroessen von Bildern und Bildregionen.- 4.3.1 Histogramm, mittlerer Grauwert und globaler Kontrast.- 4.3.2 Entropie.- 4.4 Codierung von Bildern.- 4.4.1 Prafixfreie Codes.- 4.4.2 Bildcodierung bei speziellem Kontextwissen.- 4.4.3 Der Quad-Tree als Code fur Binarbilder.- 4.5 Topologie der Pixelebene.- 4.5.1 Nachbarschaftskonzepte und Pfade.- 4.5.2 Zusammenhangskonzepte, Loecher, Objekte und Animals.- 4.5.3 Kontur und Rand.- 4.5.4 Zur Topologie beliebiger Grauwertbilder.- 4.6 Objekte in Binarbildern und Morphologie.- 4.6.1 Konturcharakterisierung von Objekten, Kettencode und Lange der Kontur.- 4.6.2 Flachencharakterisierung von Objekten und Flacheninhalt.- 4.6.3 Schwerpunkt und Haupttragheitsachse.- 4.6.4 Morphologie.- 5. Das Bild als gestoertes Signal.- 5.1 Signaltheoretische Grundlagen.- 5.1.1 Signale.- 5.1.2 Systeme.- 5.1.3 Signalubertragung auf LTI-Systemen.- 5.1.4 Stossantwort eines LTI-Systems.- 5.1.5 UEbertragungsfunktion eines LTI-Systems.- 5.1.6 Fourier-Analyse von LTI-Systemen.- 5.1.7 Zusammenfassung.- 5.2 Signaltheoretische Beschreibung der Bildaufnahme.- 5.2.1 Die optische UEbertragungsfunktion der Bildgewinnung.- 5.2.2 Endlicher Bildausschnitt.- 5.2.3 Signalumsetzung.- 5.2.4 Abtastung.- 5.2.5 Quantisierung.- 5.2.6 Resultierende UEbertragungsfunktion.- 5.3 Weitere Stoerungen durch die Bildaufnahme.- 5.3.1 Verzeichnungen.- 5.3.2 Kratzer und Linsenfehler.- 5.3.3 Fehler beim Auslesen des Sensors.- 5.3.4 Verwackeln und Artefakte durch Objektbewegungen.- 6. Das Bild als stochastischer Prozess.- 6.1 Stochastische Grundbegriffe.- 6.1.1 Statistiken erster Ordnung.- 6.1.2 Einige Eigenschaften dieser Statistiken.- 6.1.3 Statistiken zweiter Ordnung.- 6.1.4 Bedingte Verteilungen.- 6.1.5 Bedingte Erwartungswerte.- 6.2 Homogene Felder.- 6.2.1 Stationare Felder.- 6.2.2 Ergodische Felder.- 6.2.3 Cooccurrence-Matrizen.- 6.3 Lineare Transformationen von Zufallsfeldern.- 6.3.1 Statistiken transformierter Felder.- 6.3.2 Transformationen homogener Felder.- 6.3.3 Die spektrale Leistungsdichte.- 6.3.4 Kreuzkorrelation.- 6.4 Stochastische Bildmodelle.- 6.4.1 Verteilungen erster Ordnung.- 6.4.2 Produktverteilungen (Weisses Rauschen).- 6.4.3 Farbiges Rauschen.- 6.4.4 Die Gibbs-Verteilung.- 6.4.5 Beispiel fur eine Gibbs-Verteilung.- 6.5 Stochastische Prozesse.- 6.5.1 Einfache Beispiele stochastischer Prozesse.- 6.5.2 Markoffscher Gitterprozess mit Gibbs-Verteilung.- 6.5.3 Konstruktion eines Markoff-Feldes.- 6.5.4 Simulated-Annealing.- 6.5.5 Konstruktion eines Markoff-Feldes nach Metropolis.- 6.6 Bemerkungen zum Texturbegriff.- 7. Selbsttransformationen des Ortsraumes durch lokale Operatoren.- 7.1 Punktoperatoren.- 7.1.1 Grauwerttransformationen.- 7.1.2 Allgemeine Grauwerttransformation.- 7.1.3 Histogrammaqualisation.- 7.1.4 Schwellwertverfahren (Thresholding).- 7.2 Lokale Operatoren auf der Basis von Masken.- 7.2.1 Templates (Masken) als lineare lokale Operatoren.- 7.2.2 Das Medianfilter als nichtlineares Filter.- 7.2.3 Parallelisierung und Speicherbedarf sequentieller Filter.- 7.3 Lineare Filter fur spezielle Anwendungen.- 7.3.1 Kantendetektion durch Differenzfilter.- 7.3.2 Kombination von Kantendetektion und Rauschunterdruckung.- 7.3.3 Das Problem der Rotationsinvarianz.- 7.4 Reduktion des Rechenaufwandes durch separable Filter.- 7.5 Morphologische Operatoren auf der Basis von Templates.- 7.5.1 Grundlagen morphologischer Bildverarbeitung.- 7.5.2 Erosion und Dilatation.- 7.5.3 Opening und Closing.- 7.5.4 Die Hit-and-Miss-Transformation.- 7.5.5 Skelettierung.- 7.5.6 Labeling.- 7.5.7 Anwendungsbeispiel.- 7.5.8 Grauwertmorphologie.- 8. Die diskrete Fourier-Transformation.- 8.1 Die Idee von Transformation und Rucktransformation.- 8.2 Der Zusammenhang zwischen der diskreten und der kontinuierlichen Fourier-Transformation.- 8.2.1 Fourier-Entwicklung von kontinuierlichen periodischen Funktionen.- 8.2.2 Beispiele zur Berechnung der Fourier-Koeffizienten.- 8.2.3 Fourier-Reihen als Exponentialreihen mit komplexen Koeffizienten.- 8.2.4 Das Spektrum einer periodischen Funktion und das kontinuierliche Spektrum.- 8.3 Die diskrete Fourier-Transformation (DFT).- 8.3.1 Periodische diskrete Funktionen.- 8.3.2 Die DFT als endliche Exponentialsumme.- 8.3.3 Das Spektrum der DFT - Berechnungskomplexitat und die schnelle Fourier-Transformation (FFT).- 8.4 Anwendungen der DFT.- 8.4.1 Faltung.- 8.4.2 Filterung.- 8.5 Zweidimensionale Fourier-Transformation.- 8.5.1 Definitionen und Separierbarkeit.- 8.5.2 Die zweidimensionale Faltung.- 8.5.3 Zweidimensionale Passfilter.- 8.6 Fensterfunktionen.- 9. Die Wavelet-Transformation.- 9.1 Die Fenster-Fourier-Transformation.- 9.1.1 Mathematische Grundlagen.- 9.1.2 Definition.- 9.1.3 Zeit- und Frequenzanalyse.- 9.1.4 Nachteile der Fenster-Fourier-Transformation und Motivation der Wavelet-Transformation.- 9.2 Herleitung der Wavelet-Transformation.- 9.2.1 Die kontinuierliche Wavelet-Transformation.- 9.2.2 Zeit- und Frequenzanalyse.- 9.2.3 Die diskrete Wavelet-Transformation.- 9.2.4 Beispiel zur Wavelet, Transformation.- 9.3 Multiresolution-Analysis zur Konstruktion der Basis.- 9.3.1 Einfuhrung.- 9.3.2 Multiresolution-Analysis fur eindimensionale Funktionen.- 9.4 Berechnung der Wavelet-Transformation.- 9.4.1 Konstruktion der Filterkoeffizienten.- 9.4.2 Pyramidenalgorithmus der Wavelet-Transformation.- 9.4.3 Aufwandsabschatzung.- 9.4.4 Schlussbemerkung.- 10. Die Radon-Transformation.- 10.1 Die zweidimensionale Radon-Transformation.- 10.2 Die Radonsche Umkehrformel.- 10.2.1 Das Fourier-Slice-Theorem.- 10.2.2 Die gefilterte Ruckprojektion.- 10.3 Die diskrete Radon-Transformation.- 10.3.1 Diskretisierung der Projektionen.- 10.3.2 Diskretisierung des Filters.- 10.3.3 Modifikation der Filterfunktion.- 10.3.4 Diskretisierung der Ruckprojektion.- 10.4 Die Radonsche Resolvente.- 10.5 Der algebraische Ansatz.- 11. Die Karhunen-Loeve-Transformation.- 11.1 Orthogonale Regression.- 11.1.1 Beispiel.- 11.2 Geometrische Interpretation.- 11.3 Reduktion hochdimensionaler Merkmalsvektoren.- 11.3.1 Zusammenhang mit der orthogonalen Regression.- 11.3.2 Reduktion auf eindimensionale Raume.- 11.3.3 Reduktion auf niedrigdimensionale Raume.- 11.3.4 Festlegung der minimalen Dimension des Merkmalsraumes.- 11.4 Beispiele.- 11.4.1 Bilddrehung.- 11.4.2 Dimensionsreduktion multispektraler Bilder.- 11.4.3 Elektrokardiogramme.- 12. Die Hough-Transformation.- 12.1 Das Prinzip der Hough-Transformation.- 12.2 Die Hough-Transformation fur Geraden.- 12.2.1 Geradendarstellung als Geradengleichung.- 12.2.2 Geradendarstellung in Hessescher Normalform.- 12.2.3 Die Hough- und die Radon-Transformation.- 12.3 Die Hough-Transformation fur beliebige Kurven.- 12.4 Die diskrete Hough-Transformation.- 12.5 Erweiterungen fur geschlossene Randkurven.- 12.5.1 Berucksichtigung der Gradientenrichtung.- 12.5.2 Berucksichtigung der Gradientenamplitude.- 12.5.3 Gutekriterium fur die Hough-Transformation.- 12.6 Anwendungsbeispiel.- 13. Bildkorrektur und Bildverbesserung.- 13.1 Geometrische Entzerrung.- 13.1.1 Allgemeine Abbildung.- 13.1.2 Zentralperspektivische Abbildung.- 13.1.3 Affine Abbildung.- 13.1.4 Fourier-basierte RST-Invariante.- 13.1.5 Interpolation.- 13.2 Bildkorrektur mit dem deterministischen Signalmodell.- 13.3 Bildrestauration mit dem stochastischen Modell.- 13.3.1 Beispiel zum Wiener-Filter.- 13.4 Lineare Verfahren zur Bildverbesserung.- 13.4.1 Kontrastverbesserung.- 13.4.2 Kontrastangleich zwischen zwei Bildern.- 13.4.3 Rauschunterdruckung.- 13.4.4 Bildverscharfung.- 13.5 Nichtlineare Verfahren zur Bildverbesserung.- 13.6 Adaptive Bildverbesserung.- 13.7 Bildverbesserung durch Farbe.- 13.7.1 Falschfarbendarstellung.- 13.7.2 Pseudokolorierung.- 14. Bildsegmentierung.- 14.1 Punktorientierte Verfahren.- 14.1.1 Globales Schwellwertverfahren.- 14.1.2 Verfahren von Otsu.- 14.1.3 Lokales Schwellwertverfahren.- 14.1.4 Dynamisches Schwellwertverfahren.- 14.1.5 Shading-Korrektur.- 14.2 Kanten- bzw. konturorientierte Verfahren.- 14.2.1 Parallele Kantenextraktion.- 14.2.2 Sequentielle Kantenextraktion (Linienverfolgung).- 14.2.3 Wasserscheidentransformation.- 14.3 Regionenorientierte Verfahren.- 14.3.1 Distanz- und AEhnlichkeitsmasse.- 14.3.2 Kontrollstrukturen.- 14.3.3 Agglomerative Verfahren.- 14.3.4 Divisive Verfahren.- 14.3.5 Hierarchische regionenbasierende Segmentierung.- 14.3.6 Der Scale-Space-Ansatz.- 14.4 Texturorientierte Ansatze zur Bildsegmentierung.- 14.4.1 Der Begriff Textur.- 14.4.2 Definiton der Textur.- 14.4.3 Berechnung von Texturmerkmalen.- 15. Klassifikation und Mustererkennung.- 15.1 Entwurfskriterien fur Mustererkennungssysteme.- 15.1.1 Grundlagen und Terminologie.- 15.1.2 Postulate.- 15.2 Merkmalsextraktion.- 15.2.1 Allgemeine Ansatze.- 15.2.2 Heuristische Methoden.- 15.2.3 Analytische Methoden.- 15.2.4 Merkmalsbewertung und -auswahl.- 15.3 Klassifikationsverfahren.- 15.3.1 Strategien.- 15.3.2 Klassifikatoren.- 15.3.3 Topologische Karten.- 15.4 Qualitatsmasse.- 15.4.1 Kontingenztafel.- 15.4.2 Mathematische Definition der Qualitatsmasse.- Abkurzungen im Literaturverzeichnis.

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