TĂNG CƯỜNG CHẤT LƯỢNG ẢNH

Các thuật toán tăng cường chất lượng ảnh được sử dụng để làm giảm nhiễu trong ảnh và làm tăng độ tương phản giữa các cấu trúc cần xem xét. Trong nhiều trường hợp, tăng cường chất lượng ảnh sẽ cải thiện chất lượng của ảnh và trợ giúp cho công việc chẩn đoán. Kỹ thuật tăng cường chất lượng ảnh thường được sử dụng để cho ảnh rõ ràng hơn nhưng cũng có thể là bước tiền xử lý cho việc phân tích tự động tiếp sau....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
TĂNG CƯỜNG CHẤT LƯỢNG ẢNH CHƯƠNG 3TĂNG CƯỜNG CHẤT LƯỢNG ẢNH (IMAGE ENHENCEMENT) 3.1. Kh¸i niÖm chungCác thuật toán tăng cường chất lượng ảnh đượcsử dụng để làm giảm nhiễu trong ảnh và làm tăngđộ tương phản giữa các cấu trúc cần xem xét.Trong nhiều trường hợp, tăng cường chất lượngảnh sẽ cải thiện chất lượng của ảnh và trợ giúp chocông việc chẩn đoán. Kỹ thuật tăng cường chấtlượng ảnh thường được sử dụng để cho ảnh rõ rànghơn nhưng cũng có thể là bước tiền xử lý cho việcphân tích tự động tiếp sau.Ảnh SPECT bị suy giảm mạnh bởi nhiễu Poisson(là thuộc tính vốn có của quá trình phát xạ photonvà quá trình đếm). Ảnh mammo không bị ảnhhưởng nhiều bởi nhiễu nhưng độ tương phản bịgiới hạn bởi bản chất và sự xếp chồng của các mômềm ở vú bị ép lại khi tiến hành chụp ảnh.Các kỹ thuật tăng cường chất lượng ảnh bao gồmkỹ thuật tuyến tính, phi tuyến, cố định, thích nghi;kỹ thuật dựa vào pixel hay kỹ thuật đa mức.Các kỹ thuật tăng cường chất lượng ảnh đượcchia làm 2 nhóm. Nhóm các kỹ thuật tăng cườngảnh (trong miền không gian) và nhóm các kỹ thuậtphục hồi ảnh (trong miền tần số). 3.2. Tăng cường ảnh TăngCác toán tử điểm: thay đổi độ tương phản, sửađổi mức xám đồ.Các toán tử không gian: làm trơn; lọc trung vị;làm sắc nét đường biên; phóng to, thu nhỏ; lọcđồng hình.Các toán tử biến đổi: lọc đồng hình. 3.2.1. Toán tử điểma) Tăng độ tương phản- Mục đích: tăng dải động của các mức xám trongảnh được xử lý Hình 3.1. Tăng độ tương phản- Ghim: trường hợp đặc biệt của tăng độ tươngphản khi ==0. Thích hợp để làm giảm nhiễu nếubiết ảnh đầu vào nằm trong khoảng [a,b]. Phảiđược thực hiện trên các ảnh được biểu diễn một sốhữu hạn các bit (unsigned character).- Phân ngưỡng: trường hợp đặc biệt của ghim vớia=b=t. Hình 3.2. (a) ảnh ban đầu. (b) tăng độ tươngphản:a=80,b=175, va=40, vb=215. (c) ghim. (d) phân ngưỡng t=128- Biến đổi âm bản: v=L-u; u,v[0,L]. Hình 3.3. (a), (c) ảnh ban đầu. (b), (d) ảnh biến đổi âm bản- Trích chọn bit L ut  1 vt   u  u n ,..., u 0 ; n  log 2 L 0 ut  0Hình 3.4. Các ảnh trích chọn bit từ một ảnh số. (a) bit 0, (b) bit 1....(h) bit 7- Nén dải: dải động của ảnh được biến đổi đơn vị làrất lớn nên chỉ nhìn thấy một số ít các pixel. Dảiđộng có thể được nén lại thông qua biến đổi logaritv=c.log10(1+|u|) với c là hằng số.- Trừ ảnh: so sánh các ảnh với nhau nhằm mụcđích tách nhiễu ra khỏi nền. Một phương pháp đơngiản nhưng rất hiệu quả là trừ theo từng bitv(i,j)=a.|u1(i,j)-u2(i,j)|+btrong đó (i,j) để chỉ vị trícủa pixel; u1 và u2 là hai ảnh được so sánhToán tử trừ thực hiện trên 2 ảnh chụp ở các điềukiện khác nhau của cùng 1 đối tượng có thể tăngcường thông tin về sự thay đổi điều kiện chụp.Thực hiện chụp ảnh giải phẫu cùng cấu trúc mạchmáu trước tiên. Sau đó, thuốc đánh dấu được theodõi đưa vào cơ thể (chúng chảy qua cấu trúc mạchmáu này). Ảnh giải phẫu thứ hai được thực hiện tạiđỉnh của dòng thuốc đánh dấu này. Trừ hai ảnh nàysẽ cho một ảnh mới có độ tương phản và độ nhìnthấy cấu trúc mạch máu tốt.b) Sửa đổi mức xám đồ- Mức xám đồ của một ảnh số: biểu diễn tần sốxuất hiện tương đối của các mức xám có trong ảnh.Mức xám đồ cho đánh giá xác suất xuất hiện củatừng mức xám.- Cân bằng mức xám đồ: biến đổi ảnh sao cho mứcxám đồ của ảnh đầu ra là đồng đều.- Chỉ định mức xám đồ: biến đổi ảnh sao cho mứcxám đồ của ảnh đầu có dạng như đã cho trước.- Cân bằng mức xám đồCoi một giá trị điểm ảnh u0 là một biến ngẫunhiên với hàm phân bố mật độ xác suất pu(u) vàhàm phân bố tích luỹ Fu()=P[u].Biến ngẫu nhiên v được định nghĩa dưới đây sẽphân bố đều trong khoảng [0,1]. u v   Fu u    pu x dx  0Chứng minhLấy vi phân của v theo u: dv du  pu u Thay vào quan hệ giữa pu(u) và pv(v) du 1 p v v   p u u   pu u  1 dv p u u Thực hiện trên ảnh sốẢnh vào u có mức xám đồ h(xi) với i=0,1...,L-1. L 1 p u  x i   h xi   hx ; i  0,1..., L  1 i i 0Ảnh ra v* cũng giả thiết là có L mức được cho bởi: uv  pu  xi  xi  0 v *  Intv  v min L  1 1  v min   0,5trong đó vmin là giá trị nhỏ nhất của vu u lượng tử v*  pu i  i 0 hóa đều v*  intLv  0,5 L pu i  Hình 3.6. Các bước thực hiện cân bằng mức xám đồ ...