V tomto cvičení si vyzkoušíme segmentaci, tentokráte na CT obrázcích, pro segmentaci budeme používat MATLAB. Ve druhé části cvičení si projdeme pár příkladů z mikroskopie.
Postup řešení, výsledek a případně ilustrace z obou zadaných částí vložte do zprávy. Kód v MATLABu odevzdávat nemusíte, pokud použité metody a zvolené parametry dostatečně popíšete ve zprávě.
Běžné snímky CT zobrazují větší oblast než je ta, která je předmětem dalšího zkoumání. V našem případě se jedná o snímek stehenní kosti, pro nás zajímavá je oblast kostní dřeně, tj. vnitřku kosti, tak jak je znázorněno na následujících obrázcích.
Vstupní CT řez | Segmentace dřeně |
---|---|
Obrázek zobrazen v rozpětí [-500, 1000] HU | Červeně vyobrazená maska kostní dřeně |
Hodnoty jednotlivých pixelů odpovídají Hounsfieldovým jednotkám, jedná se o normalizovanou škálu intenzit při zobrazování CT obrázků, více se dozvíte na přednášce o CT. V rámci této úlohy je pro nás relevantní informace, že oblast kosti kolem dřeně získáme prahováním při hodnotě 250.
Vstupní data jsou tři axiální řezy podobné tomu na obrázku výše, všechny soubory (ve formátu .TIF) jsou zabalené do jednoho archivu zde.
Vhodné operace v MATLABu:
filtered = original; filtered( filtered > a) = 0;vytvoří kopii obrázku
original
a pak všechny hodnoty větší než a
nastaví na 0.
imshow(image, [-500, 1000], 'InitialMag', 'fit'); % Make a green image of same size as mask green = cat(3, zeros(size(mask)), ones(size(mask)), zeros(size(mask))); % turn overpainting on; and plot the green image hold on h = imshow(green); % turn overpainting off hold off % Transparency of the green image is read from the mask image (values 1 for masked are, 0 otherwise) set(h, 'AlphaData', mask);kdy nejprve vykreslíme originální obrázek v rozmezí hodnot -500 až 1000, pak si vytvoříme zelený obrázek stejné velikosti jako naše spočtená maska a vykreslíme přes originální obrázek. Na závěr nastavíme, že transparentnost u zeleného obrázku se řídí hodnotami v obrázku
mask
, tj. vše mimo segmentovanou oblast (mask == 1
) je plně transparentní
Všechny potřebné vzorce najdete v přednáškách nebo na wiki. Další přehledový text o mikroskopii zde.
Důležité vzorce
Máme dánu jednoduchou spojnou čočku s ohniskovou vzdáleností 10 cm. Spočtěte zvětšení této čočky pro červený objekt o velikosti 7 cm umístěný do vzdálenosti 14 cm před rovinu čočky.
Máme dán jednoduchý mikroskop tvořený dvěma spojnými čočkami o ohniskové vzdálenosti objektivu 5mm a s průměrem 1cm, optické délce tubusu (optický interval) 100mm a ohniskové vzdálenosti okuláru 25mm. Konvenční zrakovou vzdálenost uvažujeme 25cm. Nakreslete jeho schéma a určete jeho zvětšení.
Mikroskop má zvětšení objektivu 40, zvětšení okuláru je 10 a optický interval 12 cm. Určete zvětšení mikroskopu a ohniskové vzdálenosti objektivu a okuláru.
Mějme optický mikroskop s numerickou aperturou objektivu 0.4 a uvažujme, že vlnová délka světla je 650nm. Určete maximální rozlišení, kterého lze za těchto podmínek dosáhnout při snímání biologického materiálu o velikosti 10x5cm.
Světlo o vlnové délce 600nm dopadá kolmo na optickou mřížku o periodě $20\mu \textrm{m}$. Určete úhel o který se odchyluje maximum druhého řádu od směru kolmého k rovině mřížky.