本書主要介紹醫(yī)學(xué)影像處理的基本技術(shù)與實(shí)現(xiàn)方法，以醫(yī)學(xué)影像智能診斷方法為主，涉及數(shù)字信號(hào)處理、統(tǒng)計(jì)學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)等理論和技術(shù)。全書共分為9章：第1章介紹智慧醫(yī)療的概念、人工智能與醫(yī)學(xué)影像診斷、深度學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)影像應(yīng)用與用于醫(yī)學(xué)影像的其他人工智能算法；第2章～第3章介紹人工智能醫(yī)學(xué)影像診斷的基礎(chǔ)知識(shí)，包括編程基礎(chǔ)與各種醫(yī)學(xué)影像介紹，還詳細(xì)介紹醫(yī)學(xué)影像的基本處理方法；第4章～第5章介紹卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)與醫(yī)學(xué)影像任務(wù)，包括多種卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、常見的醫(yī)學(xué)影像任務(wù)（醫(yī)學(xué)影像診斷、檢測(cè)、分割）；第6章～第9章介紹智能醫(yī)學(xué)影像處理實(shí)際案例，包括乳腺超聲影像中的乳腺腫瘤檢測(cè)與良惡性診斷、眼科OCTA圖像診斷糖尿病、肺CT圖像中的肺部多種疾病診斷。本書可以作為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、電子科學(xué)與技術(shù)、控制工程與科學(xué)、智能科學(xué)與技術(shù)等理工科及相關(guān)專業(yè)的高等院校本科教材，也可以作為研究生教材，并適合從事醫(yī)學(xué)影像處理、人工智能等研究的科研人員和愛好者參考使用。
莫宏偉，工學(xué)博士，教授，博士生導(dǎo)師。1996年7月-2001年8月，哈爾濱工程大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，助教，團(tuán)委書記，輔導(dǎo)員；2001年9月-2003年8月，哈爾濱工程大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，講師；2003年9月-2004年9月，美國(guó)加州大學(xué)戴維斯分校訪問學(xué)者；2004年10月-2007年8月，哈爾濱工程大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，副教授；2005年9月-2007年12月，哈爾濱工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，博士后；2007年9月-至今，哈爾濱工程大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，教授。參加的學(xué)術(shù)組織及任職情況：黑龍江省多學(xué)科協(xié)同人工智能重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)自然計(jì)算與數(shù)字城市專業(yè)委員會(huì)（發(fā)起人）副主任，中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)智能空天系統(tǒng)專委會(huì)常務(wù)委員，中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)智能醫(yī)療專業(yè)委員會(huì)委員，全國(guó)高校人工智能與大數(shù)據(jù)創(chuàng)新聯(lián)盟副理事長(zhǎng)，黑龍江省高等教育學(xué)會(huì)人工智能教育專業(yè)委員會(huì)創(chuàng)始人、理事長(zhǎng)，黑龍江省人工智能學(xué)會(huì)秘書長(zhǎng)（2007-2019），黑龍江省生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)理事。黑龍江省醫(yī)師協(xié)會(huì)智慧醫(yī)療分會(huì)理事。國(guó)際期刊Research of Information Technology、International Journal of Swarm Intelligence Research、International Journal of Robotics and Automation Technology、《電子學(xué)報(bào)》、《導(dǎo)航與授時(shí)》編委。IEEE Tran on Industrial Informatics 2018 �？夺t(yī)療衛(wèi)生中的大數(shù)據(jù)處理》副主編。Journal of Big Data Research主編。獲得的個(gè)人榮譽(yù)和集體榮譽(yù)：黑龍江省杰出青年科學(xué)基金獲得者。全國(guó)高校人工智能與大數(shù)據(jù)創(chuàng)新聯(lián)盟人工智能教育"個(gè)人創(chuàng)新獎(jiǎng)”。哈爾濱工程大學(xué)"人工智能導(dǎo)論”精品在線課程負(fù)責(zé)人。智慧樹"2021年雙一流高校學(xué)科建設(shè)精品課程”人工智能導(dǎo)論負(fù)責(zé)人。省級(jí)一流課程負(fù)責(zé)人。出版的主要著作：《人工免疫系統(tǒng)》，科學(xué)出版社，2009；《Handbook of Research on Artificial Immune Systems and Natural Computing: Applying Complex Adaptive Technologies》，IGI Global,USA，2009；《免疫調(diào)度原理與應(yīng)用》，科學(xué)出版社，2013；《自然計(jì)算》，科學(xué)出版社，2016；《磁性細(xì)菌優(yōu)化算法》，科學(xué)出版社，2017；《人工智能導(dǎo)論》，人民郵電出版社，2020；《深度學(xué)習(xí)》，人民郵電出版社，2020。所承擔(dān)的重點(diǎn)科研項(xiàng)目：1.2013年1月-2015年12月，基于蜂群智能的無人機(jī)集群協(xié)同飛行控制策略研究，黑龍江省杰出青年科學(xué)基金，負(fù)責(zé)人；2.2014年1月-2016年9月，腦機(jī)接口控制機(jī)器人，總裝預(yù)研，負(fù)責(zé)人；3.2014年1月-2016年6月，橋梁檢測(cè)無人機(jī)，橫向，負(fù)責(zé)人；4.2018.9-2018.12 智能手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，橫向，負(fù)責(zé)人；5.2019.1-2021.12 智能光譜識(shí)別系統(tǒng)，橫向，負(fù)責(zé)人；6.2019.9-2019.12 人工智能疾病分析系統(tǒng)，橫向，負(fù)責(zé)人；7.2020.1-2022.12 海陸空智能無人系統(tǒng)-火星車目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)，科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，課題分項(xiàng)目負(fù)責(zé)人；8.2021.1-2022.12 認(rèn)知智能移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)研究，橫向，負(fù)責(zé)人；9 基于自然語(yǔ)言處理的領(lǐng)域本體系統(tǒng)構(gòu)建，裝發(fā)預(yù)研，負(fù)責(zé)人。教學(xué)成果獲獎(jiǎng)情況：智慧樹2021年高校思政精品課程卓越獎(jiǎng)（個(gè)人），智慧樹"2021年雙一流高校學(xué)科建設(shè)精品課程”，省級(jí)線上一流課程。
第1篇 概念篇
第1章 緒論2
1.1 智慧醫(yī)療的概念3
1.1.1 什么是智慧醫(yī)療3
1.1.2 為什么需要智慧醫(yī)療5
1.1.3 智慧醫(yī)療簡(jiǎn)史6
1.1.4 智慧醫(yī)療發(fā)展愿景8
1.2 人工智能與醫(yī)學(xué)影像診斷11
1.2.1 醫(yī)學(xué)影像研究方法11
1.2.2 人工智能醫(yī)學(xué)診斷的方式14
1.2.3 人工智能技術(shù)對(duì)醫(yī)學(xué)影像的影響15
1.2.4 人工智能技術(shù)在醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域的應(yīng)用17
1.3 深度學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)影像應(yīng)用21
1.4 用于醫(yī)學(xué)影像的其他人工智能算法24
本章小結(jié)26
習(xí)題126
第2章 編程基礎(chǔ)27
2.1 Python語(yǔ)言28
2.1.1 Python語(yǔ)言簡(jiǎn)介28
2.1.2 Python內(nèi)置函數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)28
2.2 Python中的NumPy31
2.2.1 多維數(shù)組32
2.2.2 隨機(jī)數(shù)組34
2.3 Python中的Matplotlib35
2.3.1 創(chuàng)建線形圖35
2.3.2 創(chuàng)建其他圖38
2.4 PyTorch基礎(chǔ)41
2.4.1 PyTorch中的Tensor41
2.4.2 搭建一個(gè)簡(jiǎn)易神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)47
2.4.3 自動(dòng)梯度49
2.4.4 模型搭建和參數(shù)優(yōu)化50
本章小結(jié)57
習(xí)題257
第3章 醫(yī)學(xué)影像處理58
3.1 醫(yī)學(xué)影像基礎(chǔ)59
3.1.1 圖像像素、空間分辨率和亮度分辨率59
3.1.2 數(shù)字圖像類型60
3.1.3 圖像文件格式61
3.2 醫(yī)學(xué)影像類別63
3.2.1 X射線圖像63
3.2.2 CT圖像65
3.2.3 MRI圖像67
3.2.4 超聲圖像70
3.2.5 核素圖像71
3.2.6 OCTA圖像74
3.3 醫(yī)學(xué)影像基本處理技術(shù)75
3.3.1 醫(yī)學(xué)影像的幾何變換75
3.3.2 醫(yī)學(xué)影像的分割77
3.3.3 醫(yī)學(xué)影像的直方圖增強(qiáng)81
本章小結(jié)85
習(xí)題386
第4章 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)88
4.1 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的組成89
4.1.1 卷積層89
4.1.2 池化層90
4.1.3 激活函數(shù)90
4.1.4 損失函數(shù)93
4.2 經(jīng)典的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)94
4.2.1 LeNet94
4.2.2 AlexNet95
4.2.3 VGGNet96
4.2.4 GoogLeNet98
4.2.5 ResNet101
4.2.6 Xception102
4.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)103
4.3.1 錯(cuò)誤率與準(zhǔn)確率103
4.3.2 查準(zhǔn)率、查全率與F1分?jǐn)?shù)104
4.3.3 ROC與AUC105
4.3.4 代價(jià)敏感錯(cuò)誤率和代價(jià)曲線107
本章小結(jié)108
習(xí)題4108
第2篇 實(shí)際應(yīng)用篇
第5章 常見的醫(yī)學(xué)影像任務(wù)112
5.1 疾病診斷113
5.1.1 常見的疾病診斷任務(wù)113
5.1.2 常用的疾病診斷方法115
5.2 醫(yī)學(xué)影像檢測(cè)119
5.2.1 常見的醫(yī)學(xué)影像檢測(cè)任務(wù)119
5.2.2 常用的醫(yī)學(xué)影像檢測(cè)方法121
5.2.3 常用的醫(yī)學(xué)影像檢測(cè)性能指標(biāo)123
5.3 醫(yī)學(xué)影像分割124
5.3.1 常見的醫(yī)學(xué)影像分割任務(wù)124
5.3.2 常用的醫(yī)學(xué)影像分割方法125
5.3.3 常用的醫(yī)學(xué)影像分割性能指標(biāo)131
本章小結(jié)132
習(xí)題5132
第3篇 案例篇
第6章 乳腺超聲影像腫瘤良惡性診斷136
6.1 案例介紹137
6.1.1 乳腺癌的危害137
6.1.2 乳腺超聲影像的優(yōu)勢(shì)與缺陷137
6.1.3 乳腺癌診斷方式138
6.1.4 乳腺癌診斷的發(fā)展139
6.2 高質(zhì)量乳腺超聲影像數(shù)據(jù)集140
6.2.1 乳腺超聲影像140
6.2.2 超聲影像標(biāo)注141
6.2.3 含噪聲的超聲影像恢復(fù)方法142
6.2.4 數(shù)據(jù)集的構(gòu)成分析145
6.3 腫瘤良惡性診斷模型搭建145
6.3.1 模型設(shè)計(jì)145
6.3.2 算法實(shí)現(xiàn)147
6.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)154
本章小結(jié)156
習(xí)題6156
第7章 超聲影像乳腺腫瘤檢測(cè)157
7.1 目標(biāo)檢測(cè)算法介紹158
7.1.1 Faster R-CNN算法158
7.1.2 SSD算法160
7.1.3 YOLOV3算法161
7.1.4 CornerNet算法163
7.2 檢測(cè)數(shù)據(jù)集制作流程（Pascal VOC格式）165
7.2.1 Pascal VOC格式165
7.2.2 數(shù)據(jù)集制作流程170
7.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)與實(shí)現(xiàn)方法171
7.4 乳腺腫瘤檢測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析173
本章小結(jié)178
習(xí)題7179
第8章 基于OCTA圖像的糖尿病診斷分析180
8.1 案例介紹181
8.2 OCTA數(shù)據(jù)介紹181
8.2.1 OCTA圖像介紹181
8.2.2 數(shù)據(jù)集下載183
8.2.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理183
8.3 OCTA糖尿病診斷算法186
8.3.1 模型搭建186
8.3.2 模型訓(xùn)練195
8.4 OCTA糖尿病案例評(píng)價(jià)197
本章小結(jié)199
習(xí)題8199
第9章 基于胸部CT的肺部疾病智能診斷200
9.1 多種肺部疾病的影像學(xué)表現(xiàn)201
9.2 案例介紹210
9.3 建立肺CT醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)集211
9.3.1 數(shù)據(jù)采集211
9.3.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集的劃分213
9.3.3 病灶標(biāo)注數(shù)據(jù)集的制作214
9.3.4 讀取數(shù)據(jù)集腳本的編寫215
9.4 肺CT醫(yī)學(xué)影像分類網(wǎng)絡(luò)的搭建215
9.4.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境215
9.4.2 模型搭建216
9.4.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練驗(yàn)證219
9.5 肺CT醫(yī)學(xué)影像病灶識(shí)別網(wǎng)絡(luò)220
9.5.1 Faster R-CNN網(wǎng)絡(luò)原理220
9.5.2 Faster R-CNN框架搭建224
9.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)224
本章小結(jié)229
習(xí)題9229
參考文獻(xiàn)230
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