- •Введение
- •1. ОСОБЕННОСТИ МЕДИЦИНСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
- •1.1. Понятие изображения
- •1.2. Дискретизация и квантование изображения
- •1.3. Биотехническая система медицинской визуализации
- •1.4. Особенности зрительного восприятия медицинских изображений на мониторах
- •1.5. Системы обработки медицинских изображений
- •1.6. Общий подход к преобразованию изображений
- •2. ВЫДЕЛЕНИЕ ИНФОРМАТИВНЫХ ПРИЗНАКОВ ИЗОБРАЖЕНИЙ
- •2.1. Признаки, полученные в пространственной области анализа изображений
- •2.1.1. Геометрические признаки изображений
- •2.1.2. Структурные (вероятностные) признаки изображений
- •3.2. Признаки, полученные в частотной области анализа изображений. Спектральные признаки
- •3. ОБРАБОТКА ИЗОБРАЖЕНИЙ
- •3.1. Методы обработки изображений в пространственной области
- •3.1.1. Геометрические преобразования. Масштабирование изображения
- •3.1.2. Амплитудные преобразования. Пространственная фильтрация
- •3.1.3. Амплитудные преобразования. Методы преобразования яркости изображения
- •3.1.4. Амплитудные преобразования. Методы гистограммных преобразований
- •3.2. Методы обработки изображений в частотной области. Частотная фильтрация
- •Список литературы
- •Приложения
- •1. Некоторые полезные определения
- •2. Пространственная фильтрация. Вид некоторых ядер свертки
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
_____________________________________
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»
_________________________________________
А. Ю. ВИЛЛЕВАЛЬДЕ
Обработка и анализ медицинских изображений
Учебное пособие
Санкт-Петербург Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ»
2022
Оглавление |
|
Введение................................................................................................................... |
3 |
1. ОСОБЕННОСТИ МЕДИЦИНСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ.................................. |
5 |
1.1. Понятие изображения.................................................................................. |
5 |
1.2. Дискретизация и квантование изображения ............................................. |
8 |
1.3. Биотехническая система медицинской визуализации............................ |
10 |
1.4. Особенности зрительного восприятия медицинских изображений |
|
на мониторах...................................................................................................... |
15 |
1.5. Системы обработки медицинских изображений .................................... |
20 |
1.6. Общий подход к преобразованию изображений .................................... |
22 |
2. ВЫДЕЛЕНИЕ ИНФОРМАТИВНЫХ ПРИЗНАКОВ ИЗОБРАЖЕНИЙ..... |
26 |
2.1. Признаки, полученные в пространственной области |
|
анализа изображений........................................................................................ |
28 |
2.1.1. Геометрические признаки изображений............................................... |
28 |
2.1.2. Структурные (вероятностные) признаки изображений...................... |
37 |
2.2. Признаки, полученные в частотной области анализа изображений. |
|
Спектральные признаки.................................................................................... |
45 |
3. ОБРАБОТКА ИЗОБРАЖЕНИЙ ...................................................................... |
49 |
3.1. Методы обработки изображений в пространственной области............ |
50 |
3.1.1. Геометрические преобразования. Масштабирование изображения.. |
51 |
3.1.2. Амплитудные преобразования. Пространственная фильтрация........ |
53 |
3.1.3. Амплитудные преобразования. Методы преобразования |
|
яркости изображения........................................................................................ |
71 |
3.1.4. Амплитудные преобразования. |
|
Методы гистограммных преобразований....................................................... |
80 |
3.2. Методы обработки изображений в частотной области. |
|
Частотная фильтрация...................................................................................... |
83 |
Список литературы ............................................................................................... |
93 |
Приложения ........................................................................................................... |
95 |
1. Некоторые полезные определения .................................................................. |
95 |
2. Пространственная фильтрация. Вид некоторых ядер свертки..................... |
98 |
Введение
Неотъемлемой составляющей современной врачебной практики является анализ изображений медико-биологических объектов (медицинских изображений) для постановки диагноза, наблюдения за лечебным воздействием, решения научных и учебных задач. Медицинские объекты исследования, в основном, скрыты от непосредственного зрительного восприятия. Для их отображения без нарушения целостности организма человека требуются определенные условия и технические средства. Появление в начале XX в. рентгеновской, а затем и многих других видов интроскопии и развитие соответствующей области знаний – лучевой диагностики (диагностической радиологии) позволили врачу реально наблюдать патологические изменения внутренних структур организма человека, а не только догадываться об этих изменениях по косвенным признакам. При этом первым шагом на пути диагностики по медицинскому изображению является обнаружение врачом объектов интереса на изображении, после чего производятся оценка характеристик объектов интереса (яркости, положения, формы, размеров, контура и др.) и сравнение этих характеристик с имеющимися у исследователя (врача) представлениями о норме и патологии.
Развитие информационных технологий и их внедрение в различных областях деятельности привело к тому, что в лучевой диагностике все большее место занимают цифровые средства получения медицинских изображений (медицинской визуализации). Благодаря этому появились новые возможности для улучшения условий обнаружения и распознавания исследователем объектов интереса на медицинских изображениях. Особенно актуальной является реализация методов обработки цифровых медицинских изображений в различных целях, в первую очередь для повышения эффективности постановки диагноза по этим изображениям.
В данном пособии рассматриваются вопросы, связанные с обработкой изображений. Акцент сделан на особенностях работы с цифровыми растровыми медицинскими изображениями. В первом разделе вводится понятие изображения, описывается модель изображения, рассматриваются вопросы, связанные с получением медицинских изображений, представлена биотехническая система медицинской визуализации. Поскольку главную роль при постановке диагноза по медицинским изображениям играет
3
визуальный анализ этих изображений исследователем (врачом), внимание уделяется особенностям зрительного восприятия цифровых изображений на мониторах. Обсуждается роль и место систем обработки изображений в биотехнической системе медицинской визуализации. Формулируется общий подход к обработке изображений, приводится классификация информативных признаков изображений и методов обработки изображений, направленных на изменение этих признаков. Во втором разделе кратко описываются методы выделения информативных признаков изображений. В третьем разделе описываются базовые методы обработки изображений, приводятся примеры применения этих методов к медицинским изображениям. В приложениях приведены некоторые полезные определения, а также ядра свертки, применяющиеся для пространственной фильтрации изображений.
Пособие предназначено для магистров, обучающихся по направлению 201000 «Биотехнические системы и технологии», рекомендуется к использованию при изучении дисциплины магистерской подготовки «Автоматизированный анализ изображений» и служит основой для последующего изучения вопросов обработки изображений и проведения самостоятельных исследований в этой области.
4