MATLAB Progamming for
Medical Image Processing and 3D Printing (Undergraduate)

Compulsory Course for the Undergraduate Students
Lecturer: Chia-Feng Lu (alvin4016@ym.edu.tw)
Matlab程式設計-醫學影像處理與3D列印 (醫放一/碩博班)
授課教師: 盧家鋒

教學目標

本課程將以MATLAB程式語言為工具,以醫學影像分析為實例,將活體醫學影像,經由基礎程式設計實現醫學影像處理步驟,並據此建構3D模型,最終以陽明大學創客空間(Maker Space)之3D列印設施產生實體物品。本課程將透過課堂講授與實作交流,輔以線上自主學習影片,期望透過任務導向型的學習課程,讓學生深刻了解醫學影像分析結合3D列印應用於臨床醫療(例如:外科手術、牙科、輔具製作)的重要性。

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作業上傳清單

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助教連絡方式

林秉豐, email: f10030071@gmail.com
劉依靜. email: jillpuli0129@gmail.com

課程回饋單

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授課內容

第1週:課程簡介與MATLAB程式環境介紹
內容與目標:說明課程目標、誘發學習動機,第一次動手使用MATLAB

[課程講義]Lesson1_slides.pdf
[Matlab安裝說明]說明文件
[課程影片]請調整為720p解析度觀看
(1) 課程介紹 (1:13:02)

[自主學習影片]
(1) MATLAB操作環境介紹 (1:04:17)

第2週:MATLAB基礎語法-醫學影像存取
內容與目標:認識MATLAB基本語法,實作讀取DICOM醫學影像專用格式
[課程講義]
Lesson2_slides.pdf
[課程資料]Materials_L2.zip
[課程影片]請調整為1080p解析度觀看
(1)
基礎語法 (1:01:00)
(2) DICOM醫學影像讀取 (34:43)
(3) 作業上傳說明 (2:42)
[自主學習影片]
(1) MATLAB基本語法與常用函式 (1:00:36)

第3週:矩陣取值、運算-影像局部處理與解析度調整
內容與目標:影像處理第一步-學會醫學影像局部取值與運算
[課程講義]
Lesson3_slides.pdf
[課程資料]Materials_L3.zip
[課程影片]請調整為1080p解析度觀看
(1) 矩陣取值與運算 (1:07:02)
(2) 影像局部處理與解析度調整 (23:50)
[自主學習影片]
(1) MATLAB矩陣取值與填值 (51:29)
(2) 矩陣運算 (19:27)

第4週:函式建立與應用-影像平滑化與邊緣偵測
內容與目標:透過運用函式與矩陣運算概念,學會影像降噪與邊緣偵測
[課程講義]
Lesson4_slides.pdf
[課程資料]Materials_L4.zip
[課程影片]請調整為1080p解析度觀看
(1) 函式建立與使用 (49:44)
(2) 影像濾波:平滑化與邊緣偵測 (36:15)
[自主學習影片]
(1)函式的建立與特性 (1:01:38)
(2)函式的使用技巧(49:54)

第5週:結構矩陣-DICOM資訊與影像對比調整
內容與目標:認識結構矩陣,學會使用DICOM資訊與調整影像對比
[課程講義]
Lesson5_slides.pdf
[課程資料]Materials_L5.zip
[課程影片]請調整為1080p解析度觀看
(1) 結構矩陣 (53:54)
(2) DICOM資訊與影像對比 (36:21)
[自主學習影片]
(1) 結構矩陣 (45:28)

第6週:異質矩陣-Excel資料讀寫
內容與目標:認識異質矩陣,習得整理複雜醫學資料的技巧
[課程講義]
Lesson6_slides.pdf
[課程資料]Materials_L6.zip
[課程影片]請調整為1080p解析度觀看
(1) 異質矩陣 (53:54)
(2) Excel讀寫 (36:21)
[自主學習影片]
(1) 異質矩陣 (59:53)

第7週: 流程控制for-loop與while-loop-三維影像存取與運算
內容與目標:透過迴圈控制,事半功倍完成龐大且具重覆性的三維影像處理
[課程講義]
Lesson7_slides.pdf
[課程資料]Materials_L7.zip
[課程影片]請調整為1080p解析度觀看
(1) 迴圈控制 (1:10:49)
(2) 三維影像讀取與運算 (28:53)
[自主學習影片]
(1) 迴圈控制:for-loop (1:22:44)

第8週: 流程控制if-else與switch-case-影像閾值運算
內容與目標:透過條件判斷,區分不同影像成分
[課程講義]
Lesson8_slides.pdf
[課程資料]Materials_L8.zip
[課程影片]請調整為1080p解析度觀看
(1) 條件敘述 (1:03:01)
(2) 區域圈選與閾值運算 (36:25)
[自主學習影片]
(1) 條件敘述:if-else (42:39)

第9週: 期中考-醫學影像處理上機實測
內容與目標:透過實際情境挑戰,確認學生基本程式語影像處理能力
[個人代碼]設定網址
[期中考資料]Materials_Midterm.zip
[期中考題]期中考題, English
[期中考成績]成績清單

 

第10週: 期中考檢討、3D列印專題分組與期末目標說明
內容與目標:說明下半學期專題目標,使用醫學影像完成第一次3D列印
[課程講義]Lesson10_slides.pdf
[分組登錄]登錄網址
[分組名單]查看網址
[影像資料]

1. Brain MRI
2. Dental CT
3. Heart (Cardiac) CT
4. Lower Extremety CT
5. L-spine CT
6. Pelvis CT
7. Rat Skull microCT
8. Skull
CT
9. T-spine+Ribs (Chest) CT
10. Upper Extremety CT
11. Whole Body CT

第11週: 圖形架構與資料繪製-資料曲線與影像繪製
內容與目標:學會將數據資料,以曲線或影像繪製方式進行呈現
[課程講義]
Lesson11_slides.pdf
[課程資料]Materials_L11.zip
[課程影片]請調整為1080p解析度觀看
(1) 圖形架構與曲線繪製 (1:01:31)
(2) 影像色階度調整 (31:52)
[自主學習影片]
(1) 圖形架構與曲線繪製 (1:45:25)
(2) 影像繪製 (37:59)

第12週: 3D立體影像繪製與建模-表面與體積描繪
內容與目標:學會將三維影像繪製成具有光影效果的3D物件
[課程講義]
Lesson12_slides.pdf
[課程資料]Materials_L12.zip
[課程影片]請調整為1080p解析度觀看
(1) 3D表面繪製 (1:12:11)
(2) 表面後處理 (31:24)

第13週: 3D列印原理與檔案輸出-產生CSV與STL檔
內容與目標:以醫學影像建置之3D物件模型,輸出為3D列印所需之STL格式
[課程講義]
Lesson13_slides.pdf
[課程資料]Materials_L13.zip
[課程影片]請調整為1080p解析度觀看
(1) 產生STL檔 (1:00:59)
(2) 以CURA產生G-CODE檔 (34:51)
[自主學習影片]
(1) 3D列印STL模型 (51:01)

第14週: 3D列印機操作說明與列印示範
內容與目標:以實際列印進行說明,了解3D列印操作流程,並認識陽明大學創客空間
[課程講義]
Lesson14_slides.pdf
[課程影片]請調整為1080p解析度觀看
(1) 期末專題說明 (28:15)
(2) 3D列印操作注意事項 (49:17)

第15週: 創客空間Maker Space-3D列印實作
內容與目標:將經過影像處理與輸出的模型,進行3D列印製作成品

第16週:創客空間Maker Space-3D列印實作
內容與目標:將經過影像處理與輸出的模型,進行3D列印製作成品

第17週:GUIDE環境介紹與實作-3D Medical Imaging Platform
內容與目標:使用者作介面介紹,讓零散的程式碼整合為圖形介面
[課程講義]Lesson15_slides.pdf
[課程資料]Materials_L15.zip
[課程影片]請調整為1080p解析度觀看
錄製中
[自主學習影片]
http://youtu.be/uX-Aic_f0Yw (1:04:18)
http://youtu.be/Qav6U1WV9j8 (1:04:41)

第18週:期末成果報告-醫學影像與3D列印成品分享
[分組名單]查看網址
[注意事項]Final Report

 

課程參考資料

教科書名:MATLAB程式設計入門篇(第四版)
作  者:張智星
出版社:碁峰資訊出版

教科書名:3D列印實務
作  者:郭璟塘
出版社:Gitbook, https://findergithub.gitbooks.io/3d-printer/content/

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