Imaging in Biologia e Medicina

Lezioni

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  • L0 Introduzione
  • L1-1 Campi di applicazione dell'imaging digitale
    • Origini della tecnologia e campi di applicazione
    • Lo Spettro elettromagnetico e diverse applicazioni
      • Raggi Gamma
      • Raggi X
      • Ultravioletti
      • Luce visibile e infrarossa
      • Microonde
      • Onde Radio
    • Microscopia a Elettroni
    • Microscopia a Forza Atomica
  • L1-2 Formazione dell'immagine e conversione Analogico-Digitale
    • Basi della formazione dell'immagine
      • Camera Oscura
      • Formazione dell'immagine
      • Digitalizzazione dell'immagine
      • Conversione Analogico/Digitale
      • Rappresentazione Binaria dei numeri, interpretazione e proprietà
      • Rappresentazione esadecimale
      • Caratterizzazione di un Convertitore A/D
  • L1-3 Rappresentazione digitale delle immagini grayscale e a colori
    • Rappresentazione digitale di un immagine a scala di grigi (grayscale )
    • Immagini a colori
      1. Esempi storici di immagini in tricromia
    • Acquisizione di un'immagine a colori
    • Rappresentazione dei colori
      1. Rappresentazione RGB
      2. Truecolor ed esempi di rappresentazione RGB di alcuni colori codificati
      3. Rappresentazione dei grigi nello spazio dei colori RGB
    • Spazio dei colori
    • Limiti della rappresentazione RGB
    • Rappresentazione HSV e HSL
    • Categorie di immagini digitali e loro campi di applicazione
  • L1-4 Formati di salvataggio e trasferimento di immagini
    • Formati per lo Memorizzazione e la Trasmissione di Immagini
      • Problematiche legate all'immagazzinamento o alla trasmissione di immagini
      • Compressione dati
        1. Classi di algoritmi di compressione
        2. Esempio di rilevenza della compressione applicata al caso di un film
      • Formati Comuni e loro razionale
  • L2-1 Istogramma di un immagine
    • Istogramma di un'immagine. Calcolo dell'istogramma
    • Interpretazione dell'istogramma e relazione con i fenomeni di formazione dell'immagine
    • Istogramma per l'analisi di qualità di un'immagine
    • Range di contrasto e dinamica
    • Istogramma di un'immagine RGB
    • Trasformazione di un'immagine da RGB a scala di grigi
    • Istogramma come strumento di rilevazione dell'integrità di un'immagine
  • L2-2 Point Operations
    • Definizione di trasformazione dell'intensità luminosa
    • Funzioni fondamentali di trasformazioni dell'intensità luminosa
      • Inversione della luminosità
      • Trasformazione logaritmica
      • Trasformazione esponenziale
      • Confronto tra classi di trasformazioni
    • Alterazione del contrasto e della luminosità
    • Modifica automatica del contrasto
    • Modifica automatica con algoritmo modificato (saturazione code)
    • Equalizzazione dell'istogramma
    • Trasformazione dell'istogramma secondo un istogramma dato
      • Istogramma cumulativo definito tramite una spezzata
      • Istogramma cumularivo definito da un istanza di una distribuzione gaussiana
  • L3-1 Filtri
    • Filtri lineari
      • Definizione di filtro lineare
      • Esempi di filtri lineari di media aritmetica e gaussiana
      • Esercizi di ricalcolo di un valore di un pixel
      • Azione dei filtri di smoothing
      • Calcolo della trasformazione dovuta ad un filtro lineare
      • Filtro di media a primi vicini (3x3)
      • Effetto di smoothing su una immagine corrotta da rumore
    • Filtri non lineari
      • Filtro di massimo e minimo
      • Filtro di mediana
      • Esempi di applicazione di filtri non lineari ad immagini corrotte da rumore
  • L3-2 Teoria lineare e PSF
    • Point Spread Function
      • Modelli lineari di alterazione di un'immagine puntiforme
      • PSF come convoluzione di un immagine ideale puntiforme (δ)
      • Esempi di alterazioni dovuti ad aberrazione ottica
      • Diffraction spikes di un telescopio
  • L4-1 Edge Detection
    • Individuazione dei bordi
      • Definizione e caratteristiche di un bordo
      • Interpretazione del significato di derivata locale come indicatore di un bordo
      • Gradiente di luminosità e suo significato
      • Funzione edge di MATLAB/Octave
      • Forza di un bordo
      • Orientamento di un bordo
      • Filtri di derivazione e loro effetto su un'immagine di prova
      • Matrici di Prewitt e Sobel
      • Matrici di Roberts
      • Compass Operators
      • Operatori basati sulla derivata seconda
        • Laplacian of Gaussian
      • Metodo di Canny
  • L4-2 Edge Sharpening
    • Rafforzamento dei Bordi
      • Opertore di Laplace e strategia generale
      • Unsharp Masking
  • L5 Introduzione al linguaggio di Matlab/Octave
    • La shell di Octave: espressioni aritmetiche
    • Variabili: creazione e assegnazioni
    • Matrici, Array e Scalari
    • Operazione tra scalari, tra matrici e operazioni tra scalari e matrici
    • Sintassi per la composizione di matrici
    • Applicazioni di funzioni a Vettori e Matrici: il caso di sum , min e max
    • Le funzioni ones e zeros
  • L6 Plotting con Matlab/Octave
    • Grafico della funzione radice quadrata sqrt tra 0 e 100
    • La funzione linspace per generare sequenze uniformi di valoriintervallo dato
    • Plot di funzioni multiple all'interno dello stesso diagramma. Esempio: tracciare e confrontare 6 funzioni trigonometriche
    • Uso della funzione subplot per suddividere lo spazio grafico
    • Plot 3-dimensionale
    • La funzione meshgrid per creare matrici di coordinate nel piano
    • Plot della superficie della funzione $$ e^{-(x^2+y^2)} $$
    • Plot della funzione $$ e^{\frac{-(x^2+y^2)}{d}} \cdot cos(2 \pi \omega (x^2+y^2)) $$
    • Plot di immagini
    • Struttura della matrice di una immagine RGB
    • Funzione zeros per generare matrici di immagini con dimensione assegnata
  • L7 Costruzione di script con Octave/Matlab
    • m-files: script e funzioni
    • Commenti all'interno di script
    • Esempio: funzione avg , media aritmetica di un array di valori
    • Autodocumentazione delle funzioni tramite il comand help di Octave
    • Strutture di controllo
      • Struttura condizionale if....elseif...else...end
      • Struttura switch x...case...case...otherwise...end
      • Struttura di for...end
      • Loop while...end
      • Ciclo for...end
      • Loop do...until
    • Esempio di funzione: matshuffle.m
  • L8 Elementi di tecniche di segmentazione di un immagine
    • Obiettivo della segmentazione
    • Esempi di applicazione
    • Definizione Formale
    • Segmentazione con tecniche Edge Based
    • Segmentazione con tecniche Region Based
    • Thresholding globale, locale, adattivo
    • Problemi generali legati al thresholding
    • Metodi per la determinazione della soglia
    • Metodo di Otsu
    • Metodo iterativo
    • Altri metodi implementati dalla funzione graythresh di Octave
  • L9 Trasformazioni Morfologiche
    • Obiettivo delle trasformazioni morfologiche
    • Operazioni fondamentali su immagini binarie
    • Definizioni fondamentali di oggetto, sfondo e contiguità tra regioni
    • Caratteristiche di una trasformazione
    • Elemento strutturante
    • Trasformazioni fondamentali
      • Erosione
      • Dilatazione
    • Applicazione dell'erosione ad un'immagine binaria di prova ottenuta
    • Applicazione della dilatazione
    • Opening
    • Closing
    • Boundary extraction
    • Applicazione: correzione del background