USG: Różnice pomiędzy wersjami

Z Brain-wiki
 
(Nie pokazano 8 wersji utworzonych przez 2 użytkowników)
Linia 1: Linia 1:
−
=Pracownia USG=
+
=Wstęp=
  
−
===Wstępna konfiguracja===
+
'''Warsztaty z metod obrazowania ultradźwiękowego''' są autorskim programem<ref>z inicjatywy dr Marcina Lewandowskiego z Instytutu Podstawowych Problemów Techniki PAN; opracowanie materiałów przy współpracy z Tomaszem Steiferem</ref> obejmującym metody i algorytmy obrazowania USG, budowę i funkcje aparatury USG oraz wprowadzenie do programowania równoległego na procesorach GPU w środowisku OpenCL.
 +
Dzięki dofinansowaniu otrzymanemu z ''Funduszu Innowacji Dydaktycznych'' UW opracowano materiały oraz zakupiono edukacyjny system ultrasonografu, który umożliwia zbierania surowych sygnałów i testowanie własnych algorytmów przetwarzania sygnałów.
 +
 
 +
===Opis===
 +
Ultrasonografia stanowi najpowszechniej stosowaną modalność diagnostyczną we współczesnej medycynie. Kurs ma na celu zapoznanie studentów z szerokim spektrum metod i zastosowań ultradźwięków w diagnostyce medycznej. Metody te obejmują standardowe obrazowanie USG, obrazowanie parametryczne, elastografię, metody oceny przepływu krwi i inne. Zajęcia będą podzielone na część wykładową (ok. 1/3 czasu) i warsztatową (ok. 2/3 czasu).
 +
 
 +
Zagadnienia części wykładowej:
 +
#Ultradźwięki – zagadnienia generacji, propagacji fal ultradźwiękowych, zjawiska falowe.
 +
#Zagadnienia tworzenia obrazu USG; metody elektronicznego sterowania i ogniskowania wiązki; metoda beamformingu.
 +
#Nowe metody syntetycznej apertury w obrazowaniu; obrazowanie 3D/4D.
 +
#Wybrane inne techniki obrazowe (np. elastografia, obrazowanie tłumienia).
 +
#Podstawy metod oceny i pomiaru przepływu krwi.
 +
#Prezentacja wybranych zastosowań USG i metod dopplerowskich w praktyce medycznej.
 +
#Programowanie równoległe, architektura procesorów CPU/GPU, środowiska CUDA/OpenCL, narzędzia.
 +
#Budowa i funkcje aparatury USG, zagadnienia zapewnienia jakości, certyfikacji wyrobów.
 +
 
 +
W części warsztatowej studenci będą zespołowo implementować wybrane metody przetwarzania - m.in. klasyczną rekonstrukcję obrazu, rekonstrukcję w obrazowaniu falą płaską czy obrazowanie prędkości przepływu metodą dopplerowską. Studenci zapoznają się z algorytmami obróbki sygnałów ultradźwiękowych oraz zagadnieniami ich implementacji i optymalizacji. Praca w części warsztatowej odbywać będzie się w grupach (2-3 osoby).
 +
Zwieńczeniem kursu będzie realizacja projektów zespołowych. Projekty te będą obejmować implementację własnych algorytmów przetwarzania surowych sygnałów ech ultradźwiękowych w oparciu o samodzielnie zebrane dane z uniwersalnej platformy ultrasonografu. Podstawą uzyskania pozytywnej oceny będzie wykonanie zadań z części warsztatowej oraz zaliczenie projektu (raport lub prezentacja).
 +
 
 +
===Oprogramowanie i konfiguracja do ćwiczeń===
 
Ćwiczenia przygotowane zostały pod język python. Korzystać będziemy z bibliotek:  
 
Ćwiczenia przygotowane zostały pod język python. Korzystać będziemy z bibliotek:  
 
#numpy  
 
#numpy  
Linia 9: Linia 28:
  
 
Ponadto, konieczne jest zainstalowanie SDK OpenCL i sterowników dla posiadanych procesorów lub kart graficznych (np. Intel, AMD, Nvidia) oraz kompilatora (przy pracy na Windowsie prostym rozwiązaniem może być zainstalowanie darmowej wersji Visual Studio <ref>https://www.visualstudio.com/pl-pl/visual-studio-homepage-vs.aspx</ref>). Zaleca się zainstalowanie w pierwszej kolejności kompilatora oraz SDK OpenCL, a dopiero następnie instalowanie biblioteki PyOpenCL do Pythona.
 
Ponadto, konieczne jest zainstalowanie SDK OpenCL i sterowników dla posiadanych procesorów lub kart graficznych (np. Intel, AMD, Nvidia) oraz kompilatora (przy pracy na Windowsie prostym rozwiązaniem może być zainstalowanie darmowej wersji Visual Studio <ref>https://www.visualstudio.com/pl-pl/visual-studio-homepage-vs.aspx</ref>). Zaleca się zainstalowanie w pierwszej kolejności kompilatora oraz SDK OpenCL, a dopiero następnie instalowanie biblioteki PyOpenCL do Pythona.
 +
 +
==Wykłady==
 +
 +
#[[USG/Wyklad_Fizyka_USG|Podstawy fizyczne USG]]
 +
#[[USG/Wyklad_Metody_USG|Metody USG]]
 +
#[[USG/Wyklad_Aparatura_i_Aplikacje|Aparatura i aplikacje medyczne]]
 +
#[[USG/Wyklad_OpenCL|Programowanie równoległe procesorów GPU w OpenCL]]
  
 
==Ćwiczenia==
 
==Ćwiczenia==
Linia 17: Linia 43:
 
#[[USG/Parametryczne|Obrazowanie prędkości dźwięku]]
 
#[[USG/Parametryczne|Obrazowanie prędkości dźwięku]]
 
#[[USG/GPU|Wstęp do obliczeń równoległych na GPU]]
 
#[[USG/GPU|Wstęp do obliczeń równoległych na GPU]]
 +
 +
==Rozwiązania do ćwiczeń==
 +
*[[USG/Rozwiązania|Rozwiązania]]
  
 
==Projekty zaliczeniowe==
 
==Projekty zaliczeniowe==
−
#[[USG/Projekty|Propozycje tematów zaliczeniowych]]
+
*[[USG/Projekty|Propozycje tematów zaliczeniowych]]
  
−
==Rozwiązania do ćwiczeń==
+
----
−
#[[Rozwiązania|Rozwiązania]]
 

Aktualna wersja na dzień 18:39, 14 gru 2016

Wstęp

Warsztaty z metod obrazowania ultradźwiękowego są autorskim programem[1] obejmującym metody i algorytmy obrazowania USG, budowę i funkcje aparatury USG oraz wprowadzenie do programowania równoległego na procesorach GPU w środowisku OpenCL. Dzięki dofinansowaniu otrzymanemu z Funduszu Innowacji Dydaktycznych UW opracowano materiały oraz zakupiono edukacyjny system ultrasonografu, który umożliwia zbierania surowych sygnałów i testowanie własnych algorytmów przetwarzania sygnałów.

Opis

Ultrasonografia stanowi najpowszechniej stosowaną modalność diagnostyczną we współczesnej medycynie. Kurs ma na celu zapoznanie studentów z szerokim spektrum metod i zastosowań ultradźwięków w diagnostyce medycznej. Metody te obejmują standardowe obrazowanie USG, obrazowanie parametryczne, elastografię, metody oceny przepływu krwi i inne. Zajęcia będą podzielone na część wykładową (ok. 1/3 czasu) i warsztatową (ok. 2/3 czasu).

Zagadnienia części wykładowej:

  1. Ultradźwięki – zagadnienia generacji, propagacji fal ultradźwiękowych, zjawiska falowe.
  2. Zagadnienia tworzenia obrazu USG; metody elektronicznego sterowania i ogniskowania wiązki; metoda beamformingu.
  3. Nowe metody syntetycznej apertury w obrazowaniu; obrazowanie 3D/4D.
  4. Wybrane inne techniki obrazowe (np. elastografia, obrazowanie tłumienia).
  5. Podstawy metod oceny i pomiaru przepływu krwi.
  6. Prezentacja wybranych zastosowań USG i metod dopplerowskich w praktyce medycznej.
  7. Programowanie równoległe, architektura procesorów CPU/GPU, środowiska CUDA/OpenCL, narzędzia.
  8. Budowa i funkcje aparatury USG, zagadnienia zapewnienia jakości, certyfikacji wyrobów.

W części warsztatowej studenci będą zespołowo implementować wybrane metody przetwarzania - m.in. klasyczną rekonstrukcję obrazu, rekonstrukcję w obrazowaniu falą płaską czy obrazowanie prędkości przepływu metodą dopplerowską. Studenci zapoznają się z algorytmami obróbki sygnałów ultradźwiękowych oraz zagadnieniami ich implementacji i optymalizacji. Praca w części warsztatowej odbywać będzie się w grupach (2-3 osoby). Zwieńczeniem kursu będzie realizacja projektów zespołowych. Projekty te będą obejmować implementację własnych algorytmów przetwarzania surowych sygnałów ech ultradźwiękowych w oparciu o samodzielnie zebrane dane z uniwersalnej platformy ultrasonografu. Podstawą uzyskania pozytywnej oceny będzie wykonanie zadań z części warsztatowej oraz zaliczenie projektu (raport lub prezentacja).

Oprogramowanie i konfiguracja do ćwiczeń

Ćwiczenia przygotowane zostały pod język python. Korzystać będziemy z bibliotek:

  1. numpy
  2. scipy
  3. PIL http://www.pythonware.com/products/pil/
  4. PyOpenCL

Ponadto, konieczne jest zainstalowanie SDK OpenCL i sterowników dla posiadanych procesorów lub kart graficznych (np. Intel, AMD, Nvidia) oraz kompilatora (przy pracy na Windowsie prostym rozwiązaniem może być zainstalowanie darmowej wersji Visual Studio [2]). Zaleca się zainstalowanie w pierwszej kolejności kompilatora oraz SDK OpenCL, a dopiero następnie instalowanie biblioteki PyOpenCL do Pythona.

Wykłady

  1. Podstawy fizyczne USG
  2. Metody USG
  3. Aparatura i aplikacje medyczne
  4. Programowanie równoległe procesorów GPU w OpenCL

Ćwiczenia

  1. Klasyczna rekonstrukcja obrazu
  2. Obrazowanie falą płaską i rozbieżną
  3. Obrazowanie prędkości metodą dopplerowską
  4. Obrazowanie prędkości dźwięku
  5. Wstęp do obliczeń równoległych na GPU

Rozwiązania do ćwiczeń

Projekty zaliczeniowe

  1. ↑ z inicjatywy dr Marcina Lewandowskiego z Instytutu Podstawowych Problemów Techniki PAN; opracowanie materiałów przy współpracy z Tomaszem Steiferem
  2. ↑ https://www.visualstudio.com/pl-pl/visual-studio-homepage-vs.aspx
Źródło: „http://brain.fuw.edu.pl/edu/index.php?title=USG&oldid=6219”