Wydział Informatyki - Inżynieria cyfryzacji (N1)
specjalność: Zastosowania informatyki
Sylabus przedmiotu Przetwarzanie i analiza obrazów medycznych I:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Inżynieria cyfryzacji | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia niestacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
| Obszary studiów | nauki techniczne, studia inżynierskie | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Przetwarzanie i analiza obrazów medycznych I | ||
| Specjalność | Zastosowania informatyki | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Systemów Multimedialnych | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Dariusz Frejlichowski <dfrejlichowski@wi.zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | |||
| ECTS (planowane) | 4,0 | ECTS (formy) | 4,0 |
| Forma zaliczenia | zaliczenie | Język | polski |
| Blok obieralny | 3 | Grupa obieralna | 4 |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Podstawowa umiejetnosc programowania w jezyku MATLAB |
| W-2 | Znajomosc podstawowych algorytmów numerycznych i struktur danych |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Zapoznanie studentów z podstawowymi metodami przetwarzania obrazów cyfrowych. |
| C-2 | Zapoznanie studentów z aktualnymi problemami i trendami w dziedzinie przetwarzania i rozpoznawania obrazów i obiektów wyekstrahowanych z medycznych obrazów cyfrowych. |
| C-3 | Wykształcenie umiejętności krytycznej oceny parametrów algorytmów i wskazania ich potencjalnego praktycznego zastosowania. |
| C-4 | Przytoczenie i dyskusja, a także szczegółowa analiza przykładowych praktycznych zastosowań algorytmów przetwarzania i analizy obrazów w obrazowaniu medycznym. |
| C-5 | Wykształcenie umiejętności krytycznej analizy literatury naukowej pod kątem doboru wydajnych algorytmów realizujących zadania przetwarzania i rozpoznawania obrazów. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Konwersja obrazów | 2 |
| T-L-2 | Operacje na histogramie | 4 |
| T-L-3 | Operacje geometryczne (obrót, skalowanie, przesunięcie, perspektywa) | 2 |
| T-L-4 | Progowanie ze stałym progiem | 2 |
| T-L-5 | Progowanie histogramowe | 2 |
| T-L-6 | Filtry statystyczne | 2 |
| T-L-7 | Filtry splotowe | 2 |
| T-L-8 | Detekcja krawędzi | 2 |
| 18 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Wprowadzenie do problematyki przetwarzania i analizy obrazów cyfrowych: obecny stan wiedzy i podstawowe zastosowania. | 1 |
| T-W-2 | Obrazowanie medyczne – rodzaje i zastosowania w praktyce. | 1 |
| T-W-3 | Typy obrazów i formaty graficzne. | 2 |
| T-W-4 | Wybrane algorytmy przetwarzania wstępnego obrazów (pre-processing). | 2 |
| T-W-5 | Szkieletyzacja i segmentacja obrazów cyfrowych. Ekstrakcja cech. | 2 |
| T-W-6 | Wybrane niskopoziomowe metody reprezentacji obiektów na obrazach medycznych. | 2 |
| T-W-7 | Przegląd praktycznych zastosowań analizy i rozpoznawania obrazów w medycynie. | 2 |
| T-W-8 | Klasyfikacja obiektów i rozumienie obrazów. | 1 |
| T-W-9 | Szczegółowa analiza przykładowych praktycznych zastosowań algorytmów przetwarzania i rozpoznawania obrazów medycznych (zdjęcia RTG, zdjęcia mikroskopowe, automatyczna diagnoza, itd.). | 4 |
| T-W-10 | Przyszłość systemów obrazowania medycznego – kierunki rozwoju, potrzeby, wyzwania. | 1 |
| 18 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Praca na zajęciach laboratoryjnych. | 18 |
| A-L-2 | Udział w konsultacjach i zaliczeniu. | 5 |
| A-L-3 | Samodzielne przygotowanie na bazie analizy literaturowej, źródeł internetowych oraz materiałów przedstawionych na wykładach do zadań realizowanych na zajęciach laboratoryjnych. | 37 |
| 60 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w zajęciach. | 18 |
| A-W-2 | Samodzielne przygotowanie na bazie analizy literaturowej i źródeł internetowych problemów do omówienia w ramach aktywnego uczestnictwa w dyskusji na wybranych wykładach. | 20 |
| A-W-3 | Przygotowanie do egzaminu | 18 |
| A-W-4 | Udział w konsultacjach i egzaminie | 4 |
| 60 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykłady wspomagane prezentacją multimedialną, połączone z dyskusja w trakcie zajęć. |
| M-2 | Na ćwiczeniach laboratoryjnych indywidualna realizacja zadań, przydzielonych przez wykładowcę. |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena formująca: Laboratoria – ocena pracy i efektów uzyskanych w trakcie zajęć, realizowanych w formie indywidualnej pracy nad zadanym zagadnieniem. |
| S-2 | Ocena podsumowująca: Wykład – ocena podsumowująca: zaliczenie pisemne z pytaniami otwartymi, dotyczącymi zagadnień prezentowanych i dyskutowanych na wykładzie, w formie opisowej. |
Zamierzone efekty kształcenia - wiedza
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| IC_1A_O4/04/01_W01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien być w stanie zdefiniować podstawowe zagadnieniami przetwarzania obrazów medycznych, tłumaczyć wybrane metody filtracji obrazów, poprawy jakości, ekstrakcji i reprezantacji cech, wytłumaczyć wybrane standardy zapisu obrazów medycznych oraz scharakteryzować inne operacje na obrazie mające zastosowanie w tej dziedzinie (operacje morfologiczne, interpolacja). | IC_1A_W15 | — | — | C-2, C-4, C-3, C-5, C-1 | T-W-3, T-W-10, T-W-7, T-W-9, T-W-6, T-W-5, T-W-4, T-W-2, T-W-1, T-W-8, T-L-5, T-L-1, T-L-3, T-L-6, T-L-7, T-L-8, T-L-2, T-L-4 | M-1, M-2 | S-1, S-2 |
Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| IC_1A_O4/04/01_U01 Student potrafi w praktyce wykorzystać poznane w trakcie zajęć informacje na temat wybranych algorytmów analizy i przetwarzania obrazów medycznych. | IC_1A_U17 | — | — | C-4, C-3, C-5 | T-W-3, T-W-10, T-W-7, T-W-9, T-W-6, T-W-5, T-W-4, T-W-2, T-W-1, T-W-8, T-L-5, T-L-1, T-L-3, T-L-6, T-L-7, T-L-8, T-L-2, T-L-4 | M-1, M-2 | S-1, S-2 |
| IC_1A_O4/04/01_U02 Student potrafi wykorzystać narzędzia informatyczne do praktycznej realizacji poznanych na zajęciach algorytmów przetwarzania i analizy obrazów medycznych. | IC_1A_U22 | — | — | C-2, C-1 | T-W-3, T-W-10, T-W-7, T-W-9, T-W-6, T-W-5, T-W-4, T-W-2, T-W-1, T-W-8, T-L-5, T-L-1, T-L-3, T-L-6, T-L-7, T-L-8, T-L-2, T-L-4 | M-1, M-2 | S-1, S-2 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| IC_1A_O4/04/01_W01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien być w stanie zdefiniować podstawowe zagadnieniami przetwarzania obrazów medycznych, tłumaczyć wybrane metody filtracji obrazów, poprawy jakości, ekstrakcji i reprezantacji cech, wytłumaczyć wybrane standardy zapisu obrazów medycznych oraz scharakteryzować inne operacje na obrazie mające zastosowanie w tej dziedzinie (operacje morfologiczne, interpolacja). | 2,0 | Student nie ma dostatecznej wiedzy z zakresu przetwarzania i analizy obrazów medycznych. |
| 3,0 | Student potrafi powtórzyć opanowaną wiedzę, związaną z prostymi technikami przetwarzania i analizy obrazów medycznych, bazującymi na aparacie matematycznym. Zna podstawy matematyczne kategoryzacji, reprezentacji wybranych cech, opisu, zastosowaniu wybranych podejść. | |
| 3,5 | Student potrafi bez problemu powtórzyć opanowaną wiedzę, związaną z wszystkimi zaprezentowanymi technikami przetwarzania i analizy obrazów medycznych, bazującymi na aparacie matematycznym. Rozumie aparat matematyczny kategoryzacji, reprezentacji wybranych cech, opisu wybranych podejść. | |
| 4,0 | Student potrafi bez problemu powtórzyć opanowaną wiedzę, związaną z wszystkimi zaprezentowanymi technikami przetwarzania i analizy obrazów medycznych, bazującymi na aparacie matematycznym. Potrafi także wskazać na podstawie przeglądu literatury inne rozwiązania, realizujące podobnie lub wydajniej wybrane problemy z zakresu reprezentacji i analizy obrazów medycznych. Rozumie i analizuje aparat matematyczny kategoryzacji, reprezentacji wybranych cech, opisu wybranych podejść. | |
| 4,5 | Student potrafi bez problemu powtórzyć opanowaną wiedzę, związaną z wszystkimi zaprezentowanymi technikami przetwarzania i analizy obrazów medycznych, bazującymi na aparacie matematycznym. Potrafi także wskazać na podstawie przeglądu literatury inne rozwiązania, realizujące podobnie lub wydajniej wybrane problemy z zakresu reprezentacji i analizy obrazów medycznych. Potrafi ocenić porównawczo cechy konkurencyjnych rozwiązań, a także dostosować je do wybranego zagadnienia praktycznego. Rozumie i analizuje aparat matematyczny kategoryzacji, reprezentacji wybranych cech, opisu wybranych podejść. | |
| 5,0 | Student potrafi bez problemu powtórzyć opanowaną wiedzę, związaną z wszystkimi zaprezentowanymi technikami przetwarzania i analizy obrazów medycznych, bazującymi na aparacie matematycznym. Potrafi także wskazać na podstawie przeglądu literatury inne rozwiązania, realizujące podobnie lub wydajniej wybrane problemy z zakresu reprezentacji i analizy obrazów medycznych. Potrafi ocenić porównawczo cechy konkurencyjnych rozwiązań, a także dostosować je do wybranego zagadnienia praktycznego. Potrafi na podstawie swojej wiedzy modyfikować istniejące metody, z użyciem zaawansowanego aparatu matematycznego. Rozumie i analizuje aparat matematyczny kategoryzacji, reprezentacji wybranych cech, opisu wybranych podejść. |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| IC_1A_O4/04/01_U01 Student potrafi w praktyce wykorzystać poznane w trakcie zajęć informacje na temat wybranych algorytmów analizy i przetwarzania obrazów medycznych. | 2,0 | Student nie spełnia kryteriów uzyskania oceny pozytywnej. |
| 3,0 | Student rozumie potrzebę zwiększania swojej wiedzy i potrafi realizować postawione zadania na jej podstawie. | |
| 3,5 | Student odczuwa potrzebę zwiększania swojej wiedzy i potrafi samodzielnie decydować o sposobach analizy problemów na podstawie poznanej wiedzy. | |
| 4,0 | Student potrafi uzasadnić potrzebę zwiększania swojej wiedzy i potrafi samodzielnie opracować drogę postępowania oraz samodzielnie zrealizować zadanie na bazie nabytej wiedzy. | |
| 4,5 | Student potrafi uzasadnić potrzebę zwiększania swojej wiedzy oraz rozumie cel dzielenia się wiedza, a także potrafi określać wymagania, planować rozwiązania oraz realizować zdania na bazie nabytej wiedzy. | |
| 5,0 | Student potrafi uzasadnić potrzebę zwiększania swojej wiedzy oraz dzieli się swoją wiedzą i potrafi określać wymagania, planować rozwiązania oraz realizować zdania oraz w sposób dynamiczny dostosowywać się do zmieniających się uwarunkowań w celu analizy problemów i realizacji zadań na bazie poznanej wiedzy. | |
| IC_1A_O4/04/01_U02 Student potrafi wykorzystać narzędzia informatyczne do praktycznej realizacji poznanych na zajęciach algorytmów przetwarzania i analizy obrazów medycznych. | 2,0 | Student nie spełnia kryteriów uzyskania oceny pozytywnej. |
| 3,0 | Student potrafi przeanalizować prosty problem z zakresu przetwarzania i analizy obrazów medycznych, a także wskazać najlepsze narzędzia informatyczne do jego realizacji. | |
| 3,5 | Student potrafi przeanalizować prosty problem z zakresu przetwarzania i analizy obrazów medycznych, a także wskazać najlepsze narzędzia informatyczne i w podstawowej formie doprowadzić do jego realizacji. | |
| 4,0 | Student potrafi przeanalizować wybrany problem o dowolnej złożoności z zakresu przetwarzania i analizy obrazów medycznych, a także wskazać najlepsze narzędzia informatyczne i zrealizować zadanie z ich użyciem. | |
| 4,5 | Student potrafi przeanalizować dowolny problem z zakresu przetwarzania i analizy obrazów medycznych, a także wskazać najlepsze narzędzia informatyczne i zrealizować zadanie z ich użyciem. | |
| 5,0 | Student potrafi przeanalizować dowolny problem o wysokiej złożoności z zakresu przetwarzania i analizy obrazów medycznych, a także wskazać najlepsze narzędzia informatyczne i zrealizować zadanie z ich użyciem. |
Literatura podstawowa
- Andrew S. Glassner, Principles of Digital Image Synthesis, The Morgan Kaufmann Series in Computer Graphics, 1995, 1st edition
- D. Frejlichowski (red.), Wybrane zagadnienia informatyki medycznej, SPWI, Szczecin, 2012, Pierwsze wydanie
- S. Ullman, High-Level Vision. Object Recognition and Visual Cognition, The MIT Press, Cambridge, Massachusetts, 1996
- R. Tadeusiewicz R., P. Korohoda, Komputerowa analiza i przetwarzanie obrazów, Wydawnictwo Fundacji Postępu Telekomunikacji, Kraków, 1997
Literatura dodatkowa
- T. Pavlidis, Grafika i przetwarzanie obrazów. Algorytmy, WNT, Warszawa, 1987
- W. K. Pratt, Digital image processing, John Wiley & Sons, Nowy Jork, 1991
- Z. Wróbel, R. Koprowski, Przetwarzanie obrazu w programie MATLAB, AOW EXIT, Warszawa, 2004