OBIETTIVI FORMATIVI

The course aims to provide the tools for analyzing, understanding and extracting information from biomedical or biological images. During the course the characteristics of the different types of diagnostic imaging will be presented and students will develop small projects (with Matlab and with open source platforms) in working groups

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Questo corso di bioimmagini fornisce un'introduzione all'imaging biomedicale e alle moderne tecniche di elaborazione di imaging. Il corso tratta anche i principi scientific/fisicii di base per ciascuna modalità e introduce alcune delle applicazioni chiave, dalle malattie neurologiche ai tumori (sia a livello macro sia a livello micro).

Questo corso include moduli appositamente progettati per gli studenti, fornendo anche alcuni metodi avanzati che potrebbero contribuire allo sviluppo professionale nei settori della salute, dell'ingegneria e dell'informatica. La frequenza e la partecipazione attiva alle attività formative proposte (lezioni frontali e progetti di gruppo) e di studio individuale consentirà allo studente di:

- conoscere le componenti che definiscono la qualità dell'immagine e le operazioni per elaborare le immagini digitali in ambito bioingegneristico;

- conoscere le più importanti modalità di imaging che oggi vengono utilizzate: radiografia, tomografia computerizzata, risonanza magnetica, imaging di medicina nucleare e imaging ad ultrasuoni, immagini microscpiche;

- conoscere la teoria per l'elaborazione morfologica delle immagini, la segmentazione delle immagini, il riconoscimento e la classificazione delle caratteristiche, la visualizzazione tridimensionale.

PREREQUISITI

Si suppone che lo studente conosca le equazioni differenziali, abbia una buona base in fisica e chimica, abbia seguito un corso di circuiti elettrici ed elettronica applicata,  un corso introduttivo di fisiologia o di modellistica dei sistemi fisiologici e un corso di programmazione (in particolare Matlab)

MODALITA' DIDATTICHE

L’insegnamento si compone sia di lezioni frontali, per un totale di 24 ore, e di una parte di laboratorio teorico-pratico di 45 ore (group work). La frequenza a lezioni e laboratorio è obbligatoria, come da Regolamento didattico. Il laboratorio sarà tenuto dai docenti titolari dell’insegnamento, coadiuvati da tutor di laboratorio.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il programma del corso prevede la presentazione e discussione dei seguenti argomenti:

• Imaging system
• The quality of a digital image
• Color images
• Medical imaging modalities
• The gray-level histogram
• Histogram transformations and look-uo tables
• Algebraic operations
• Geometric operations
• Convolution-based operations
• The Fourier domain and application in bioimaging
• Tomographic reconstruction
• Image degradation
• Noise and noise-reduction filters
• Morphological operations
• Image segmentation
• Feature recognition and classification
• Three-dimensional visualization
• Medical applications of imaging
• Frontiers of image processing in medicine

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Tutte le diapositive utilizzate durante le lezioni e altro materiale didattico saranno disponibili su aula@web. I libri di seguito elencati sono fortemente consigliati come testi di supporto per completare la preparazione dello studente, ma gli studenti possono utilizzare anche altri testi di livello universitario purché pubblicati negli ultimi 5 anni.

1. J.G. Webster. Medical Instrumentation - Application and Design 4th Edition. Wiley.
2. Rafael C. Gonzales, Richard E. Woods - Elaborazione delle immagini digitali
3. Zhi - Pei Liang, Paul C. Lauterbur - Principles of Magnetic Resonance Imaging
4. Scott A. Huettel, Allen W. Song - Functional Magnetic Resonance Imaging
5. Geoff Dougherty - Digital image processing for medical applications
6. Paul Suetens - Foudamentals of medical imaging
7. Nadine Barrie Smith and Andrew Webb - Introduction to biomedical imaging