涂泳秋

摘要：本文分析探討了醫(yī)學(xué)圖像處理課程的特點(diǎn)，結(jié)合醫(yī)藥院校學(xué)生的實(shí)際情況，從課堂教學(xué)所用教案及實(shí)驗(yàn)教學(xué)所選軟件和內(nèi)容兩個(gè)方面對(duì)醫(yī)學(xué)圖像處理課程教學(xué)方法進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：醫(yī)學(xué)圖像；多媒體；Photoshop；MatLab

《醫(yī)學(xué)圖像處理》是以《數(shù)字圖像處理》為基礎(chǔ)，結(jié)合醫(yī)學(xué)院校的特點(diǎn)和教學(xué)要求，以醫(yī)學(xué)圖像為處理方向，開(kāi)展的一門課程。作為一門醫(yī)科院校的工科課程，《醫(yī)學(xué)圖像處理》課程的對(duì)象是醫(yī)學(xué)院校的工科學(xué)生，是生物醫(yī)學(xué)工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)等專業(yè)的必修課程。該門課程教授的是指將醫(yī)學(xué)圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號(hào)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理的算法和過(guò)程，要求學(xué)生既掌握基礎(chǔ)的醫(yī)學(xué)常識(shí)又有教深的計(jì)算機(jī)編程的經(jīng)驗(yàn)。由于專業(yè)與課程的特殊性，導(dǎo)致該課程在教學(xué)過(guò)程中存在些許問(wèn)題和困難：如學(xué)生沒(méi)有較強(qiáng)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，聽(tīng)課過(guò)程中遇到困難，容易失去學(xué)習(xí)興趣，不能掌握專業(yè)知識(shí)，或者只懂理論而不知道如何在計(jì)算機(jī)上編程實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。經(jīng)過(guò)多輪的教學(xué)和不斷的探索，將已有的一些經(jīng)驗(yàn)做一個(gè)小結(jié)，以期對(duì)提升教學(xué)效果有所幫助。

1 多媒體動(dòng)畫(huà)教案的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用

《醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像處理》課程需要重點(diǎn)講解的內(nèi)容包括：圖像運(yùn)算、圖像灰度變換、直方圖處理、圖像的空域增強(qiáng)及頻域增強(qiáng)、圖像分割、圖像配準(zhǔn)、圖像復(fù)原、圖像壓縮編碼、形態(tài)學(xué)處理等內(nèi)容。圖像處理課程涉及面廣、跨度大、內(nèi)容多，且具有較強(qiáng)的工程性，在教學(xué)上存在一定難度。多媒體動(dòng)畫(huà)教案的應(yīng)用能將學(xué)生難以理解的抽象內(nèi)容及復(fù)雜的變化過(guò)程,通過(guò)動(dòng)態(tài)模擬和局部放大的手段,動(dòng)態(tài)直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前，將抽象的算法轉(zhuǎn)換為淺顯生動(dòng)的形象[1]。

例如進(jìn)行圖像增強(qiáng)時(shí)常采用均值濾波和中值濾波算法，僅用數(shù)學(xué)公式教導(dǎo)的辦法，因其較抽象導(dǎo)致效率低且效果不好，將算法步驟先用動(dòng)畫(huà)直觀展現(xiàn)出來(lái)，再結(jié)合數(shù)學(xué)公式解釋闡明，大大降低了學(xué)習(xí)難度，保證了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。又例如頻域?yàn)V波法中的高通濾波算法可增強(qiáng)圖像的高頻分量而濾除圖像的低頻分量從而達(dá)到突出圖像邊緣的目的。這一算法是基于傅里葉變換及信號(hào)處理等抽象理論發(fā)展出來(lái)的，理解起來(lái)有一定的難度，在課堂上，首先給學(xué)生展示一張腦部CT圖片及其對(duì)應(yīng)的頻域圖，對(duì)應(yīng)高通濾波算法逐漸改變?yōu)V波范圍使原來(lái)的圖像相應(yīng)發(fā)生改變，讓學(xué)生對(duì)腦部CT圖片在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行逐步動(dòng)態(tài)銳化，銳化后腦膜輪廓清晰可辨，達(dá)到了增強(qiáng)圖像邊緣的目的。利用多媒體教學(xué)，可以直觀地看到圖像在處理前后的明顯變化，便于學(xué)生接受,增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)重要概念的理解，提高了教學(xué)質(zhì)量和課教學(xué)效率。多媒體的動(dòng)態(tài)教學(xué)需要貫穿這個(gè)課程始終，例如講解圖像灰度變換時(shí)可以開(kāi)窗算法為例，輔以顯影效果不甚理想的醫(yī)學(xué)圖片如細(xì)胞顯微圖等講解利用代數(shù)運(yùn)算對(duì)圖像進(jìn)行處理的方法，并將處理后得到的增強(qiáng)圖片與原圖像加以比對(duì)，讓學(xué)生真切地看到圖像處理的作用，了解其價(jià)值和意義。此類例子還有很多，通過(guò)具體的醫(yī)學(xué)圖像實(shí)例進(jìn)行直觀生動(dòng)的課堂演示，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣讓他們積極參與到教學(xué)過(guò)程中來(lái)，成為教學(xué)中的主體。

多媒體動(dòng)畫(huà)教案在教學(xué)中的作用不言而喻，因此制作合適的教案是能否成功完成教學(xué)任務(wù)的關(guān)鍵。經(jīng)過(guò)多輪的摸索總結(jié)，我們發(fā)現(xiàn)教學(xué)案例的選擇要結(jié)合實(shí)際，除了讓學(xué)生掌握理論外，還要讓他們知道學(xué)到的知識(shí)可以用到什么方面、怎么用。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)工具與內(nèi)容的選擇

目前，醫(yī)學(xué)圖像處理教學(xué)選用比較多的軟件有PhotoShop、Matlab和VC等。在實(shí)際教學(xué)中需根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)選擇不同的醫(yī)學(xué)圖像處理教學(xué)軟件，比如我們學(xué)院生物工程專業(yè)學(xué)生編程基礎(chǔ)較弱，在學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)圖像處理時(shí)選擇的是PhotoShop和Matlab，通過(guò)PhotoShop軟件向?qū)W生展示各種醫(yī)學(xué)圖像處理算法的實(shí)現(xiàn)效果[2]，而使用Matlab編程工具實(shí)現(xiàn)各種圖像處理算法，另外調(diào)用Matlab圖像處理工具箱中的系統(tǒng)函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)圖像的增強(qiáng)、分割等基本圖像處理功能，可以讓學(xué)生掌握一些基本的醫(yī)學(xué)圖像處理編程方法。而對(duì)于計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，由于他們系統(tǒng)地學(xué)過(guò)計(jì)算機(jī)課程，因此在醫(yī)學(xué)圖像處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)就采用VC編程實(shí)現(xiàn)各種圖像算法。首先提供給學(xué)生一個(gè)用VC編寫好的圖像處理平臺(tái)代碼，然后交給學(xué)生如何在該平臺(tái)上增刪改他們所需要的圖像處理算法。盡管直接使用VC++編寫醫(yī)學(xué)圖像程序通常代碼都比較長(zhǎng)，學(xué)生比較難掌握，但是采用VC編程相對(duì)MatLab編程而言更容易實(shí)現(xiàn)可視化界面，編寫出的程序可以模仿PhotoShop軟件的部分功能，極大地提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。除此之外還可以使學(xué)生了解醫(yī)學(xué)圖像處理的每一個(gè)細(xì)節(jié)，徹底領(lǐng)悟醫(yī)學(xué)圖像處理各種實(shí)現(xiàn)算法的精髓，從而加深對(duì)抽象的醫(yī)學(xué)圖像處理理論的理解。

在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇上多選用驗(yàn)證性算法，以期讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)鞏固和加深對(duì)醫(yī)學(xué)圖像分析的各種常用算法的理解與掌握在我們的教學(xué)中；為了提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的重視程度和實(shí)驗(yàn)積極性，將實(shí)驗(yàn)考核成績(jī)引入總成績(jī)，占到總成績(jī)的10%-20%。

3 小結(jié)

本文對(duì)醫(yī)學(xué)圖像處理課程的特點(diǎn)，課堂教學(xué)方法及實(shí)驗(yàn)教學(xué)工具和內(nèi)容的選擇進(jìn)行了探討。由于醫(yī)學(xué)圖像處理課程難度大，理論性和實(shí)踐性均很強(qiáng)，教師在教學(xué)時(shí)需根據(jù)醫(yī)學(xué)院校學(xué)生理工基礎(chǔ)弱，編程能力差的特點(diǎn)選擇合適教學(xué)方法幫助學(xué)生克服困難，提升教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊建茹, 陳躍. 多媒體教學(xué)在醫(yī)學(xué)圖像分析課中的作用[J].醫(yī)學(xué)教育, 2000,(1):45-46.

[2] 韓貴來(lái).醫(yī)學(xué)圖像處理課程教學(xué)方法探討[J].時(shí)代教育，2011，(4):14.