CC BY
78
12 декабря 2011 г. 0:13
ТЕХНОЛОГИИ
Подавление спекла на медицинских ультразвуковых изображениях при помощи фрактального кодирования
ультразвуковые медицинские изображение, подавление слепла, фрактальное сжатие изображений, медиакнов фильтрация, фипьтрвиивра
Ультразвуковые исследоьс^ия (УЗИ) являются популярным и эффективным способом деалюстиси в медиц^в. О^^асо получаемы* при помои* УЗИ изображен* имеют невысокое качество, появляющееся в гранулярной структуре къза воздействия слекл-шума Сеп»« нсмболее популярные агасобы борьбы со спеклом на ультразвуковых м«н»шиі( изображениях ооюваны на и«лользов<***і ме»к»*юй фильтрскии и фильтра Вичера. Главным недостатком фигътрсцж является сильное размытие контуров внутренних органов. В статье предлагается для паажления отекла использовать фрактальную обработку медицин сх^х ультразвуковых юо-бражени*. Провооттся сравнение уллраэвуковых изображений, палученньк при помощи фильтра»^ и фрактальной обработки. Проведанное эксперименты позволяют сдалслъ вьвсдо превосходстве фрсктальной обработки недмеи*гажсйфньтрсж»іей и фильтром Вн*ерав кадачах, ашжиных с подавлением аіекла Кроме того, фрактальная обрабслка позволяет получить сильное окатив изображений
Илюшин СВ.,
МТУСИ
Ультразвуковая диагностика является современной технологией, используемой для ви-зуапизсх**1 внутренних органов и мягких тко-ней человеческого тела На грактикв часто предпочтение отдается именно ультразвуковому исследованию (УЗИ), поскольку оно относится к неинвазивным методам д иагностики, не использует котирующего излучения, а аппараты УЗИ компактны, мобильны и обладают сравнительно малой стоимостью. I кзэтому сегодня УЗИ все ши^эе и шфе применяется в медицине.
Од нако, основным недостатком УЗИ явля ется невысокое качество получаемых изображений. поскольку они подвергаются возденет вио мультипликативного спекл-шума, который проявляется в грогулярной структуре изображения. Спекл возникает и>за наложения волн, отраженных от нескольких источников, мате размеры которых не позволлот разрешить их на данной длине волны. Наличие спекла нежелательно, поскольку он ухудшает качество иэо-браженя, затрудеяет его интерпретацию человеком и постановку диагноза, а также обработку на ЭВМ. Поэтому под авление спекла является важнейшей ступенью предобработки ультразвуковых изображений, предназначенных как для визуального анализа врачом, так и для машигекхо распознавания, извлечения хо-рсктеристик и измерений.
Современные способы подавления спекла на ультразвуковых медицинсхих изображениях основаны на использовании мед ианной фильтрации и фильтра Винера (1). Медианньм фильтр способен эффективно подрвлшь спекл, но поскольку он, по сути, является низкочастотным фильтром его применен*? приводит к потере полезной информации. Фтьтр Винера был разработан для борьбы с аддитивным шу-
мом, поэтому он не подходит для удалеиія спекла "в лоб". Для адоптации фильтра к муль-тугимкатувной природе спекла был разработан гомоморфный подход в котором путем ло-пфифмирования изображения мультиплико-тивный шум преобразуется в аддитивный, после чего применяется фильтр Винера
Однако, известно, что фрактальное кодирование изображения может вполне успешно использоваться для шумоподрвпения [2]. Ли не иные преобразования, при помощи которых сохраняется подобие между ранговыми и до-ме»еыми блокам очен» плохо переддотфлук-туаі**4 шума В результате мы имеем уменьшение зашумленности изображение после представления его в виде фрактальных преобразований.
Практическая реализация фрактального сжатия была кратко рассмотрена в предыду щей статье (3| Так же в (3] была предложена схема разбиения на перекрывающиеся раковые блоки разных размеров Для удобства использовалась четырехуровневая схема разбиения с размером рангов 2x2,4x4,8x8 и 16х 16 пикселей Эксперименты показали что применение д анной схемы дря шумоподавления гк» воляет достичь хороших результатов. Рассмотрим ее более подробно.
Критерием по которому отбираются блоки является среднеквадратическое отклонение (СКО). Для кажд ого размера ройового блока кроме наименьшего, вводится порог по 0(0, при превышении которого данный блок в схеме разбиения не используется, и заменяется блоками меньшего размера
Поскольку мы допускаем перекрытие блоков, необходимо разделить процедуру формировании! рангов на два этапа: покрытие изображение! расовыми блоками и исключение избыточных областей. Во время первого этапа создается грубая версия схемы разбиения, а на втором проход е из схемы разбиения исключа-
ются блежи, полностью перекрываемые соседними рангами.
Самый простой способ формирования грубой версии схемы разбиения — покрыть изображение всеми блоками, удовлетворяющими порогам В этом случае грубая версия буд ет содержать большое количество лишних блоков, от которых необходимо избавиться, чтобы схема разбиения была безызбыточной. Из-за большого количества блоков второй этап выполняется неприемлемо долго. Крайне желательно уже на первом этапе сократить количество областей формцзующиос грубую версию разбиения изображения на рант.
Предлагается следующее. Зная пороги по СКО, мы можем рассчитать для каждого размера рангового блока конфигурсп**о области изображения, которую необходимо покрыть блоками данного размера. На рис. I области белого цвета обозначают покрытые части изображен*!, а области черного цвета — нет. Для блоков наименьшего размера перекрытие использовать не будем поэтому полученная для них конфигурация части изображения покрывается однозначно. Для каждого последующего размера рангов в границах области покрытия выполняется независимо дра перебора — по строкам и столбцам и по столбцам и строкам изображения с шагом равным стороне наименьшего ранга. Поскольку в схему разбиения включаются талысо те ранги, которые удовлетворяет порогам по СКО, то ниже, при объяснении алгоритма, мы уже не будем сговори ватъ это условие. Ьсли данный ранг пагекхлыо попадает в рассчитанную конфигурацию, то он включается в схему разбиения и инициализи руется счетчик, значеніе которого равно текущей длине стороны ранга. На каждой последующей игерациі счетчик уменьшается на размер сторон* наименьшего ранга (то есть шаг), и когда он станет равным нулю, мы смажем включить в схему разбиения следующий ранг,
22
T-Comm #3-2011
ТЕХНОЛОГИИ
Литература
1 Achim A., BezETVDos A, TsalcnWes P.
Novel Bayesian multiscole method for speckle removal in medical ubrasound images // IEEE Transactions on Medical Imaging, 2001. — V 20, N*8. — P 772-783.
2 Ghcral M, Freeman G.H, Vbca/ EA Fractal image denoising // IEEE Transactions on Image Processing, 2003. - V.12., №12 -PI 560-1578.
2 Илюивм СВ., Сеет СД С^хжтальное сжатие телемедицинских изображений // Электросвязь, 2009. — N94. — С 36-40. URL hip//www.ekv.rb/files/adual/130.pdf
L Reusens Е Overlapped adaptive portioning lor image coding based on lie tieocy of iterated functions systems // Proc. IEEE Ini. Conf. on Acoustics, Speech and Signal Processing. — Adelaide, Australia. Apr. 1994. — V.5. — P569-572.
5 Но Н.-Ц Cham W.-K. Attractor image coding using lapped partitioned derated function systems // Proc IEEE Ini Conf. on Acoustics, Speech and Signal Processing - Munich. Germany. Apr. 1997.-V4, -P2917-2920.
FRACTAL DESPECXUNG OF MED1CAJ. ULTRASOUND IMAGES Sergey lyushin Abstract
Ultrasonography is one of the most popular and effective medical diagnostic technology. Hovwver, ultrasound images suffer from speckle noise having a granular appearance Current speckie reduction methods are based on medkn Storing arid Wiener filtering. But filtering leads to blurring of tissues. In fiis article the use of fractal imoge processing of medical ultrasound images for despeckling purposes is presented. The results of filtering and fractal processing are compared. Experiments show the superiority of fractal processing over median filtering and Wiener filtering in speckle reduction. Besides, with the help of fractal processing one con achieve considerable compression of images.
Keywords: medical ufcrasound imoges, despeckling speckle reduction, fractal imoge compression, median filtering, Wiener Htemg
References
1. Achim A, Bezerianos A. TsakaWes P Novel Bayesian mufcscale method for spedcle removal in medical ultrasound images // fEEE Transactions on Medicd Imaging 2001, V 20, N*8, P 772-783.
2. Ghazel M, Freeman GH. Vrscay E R Fractal image denoising // IEEE Transactions on Image Processing, 2003, V12, N«12, PI 560-1578.
3. iyu^iin S.V, Svet S.D. Froctahoe szhatie telemedftsinsMch izobrazheni // Bektrosvyaz, №4, pp. 36-40, 2009 URL h%>//wMvw.elwru/Kes/octuol/l 30.pdf
4. Reusens E. Overlapped odcp*ve partitioring for imoge coding based on the theory of ierated functions systems // Proc. IEEE Irt. Conf on Acoustic* Speech and Signal Processing Adelaide, Australia, Apr 1994, V5, P 569-572.
5. Ho H.-L, Cham W.-K. Altrodor image coding using tapped partitioned itercted function systems //
Proc IEEE ht Conf. on Acoudks. Speech and Signal Processing. Munich, Germany, Apr. 1997, V4,
P 2917-2920.
NXP анонсирует RFID-микросхему UCODEI2C
Революционный UHF-чип обеспечивает беспроводную настройку и конфигурирование электронных устройств
Комлей»* ГЧХР 5егт»соос11х1ог5 N.7 анонсировала свою революционную микросхему ЦСООЕ 12С с жтегрированной псадержхой интерфейса 12С и большим объемом (3 328 бит) памяти доступной пользователю ИС ЦСООЕ 12С позволит реализовать мои*ые возможности второго покспе**«(Оеп21 IIНР-технологий во встрсмвоемых системах за о«т двунаправленного обмена данными по инне 12С между 6есгровод<ым считывающим устройством и микропроцессором Благодаря беспровсюиому обмену денными ЦСООЕ 12С обеспечвоет возможность дктанционного конфигурировав* и настроЛси электронных устройств, а также их подготовку к работе, даже при
Производители, дистрибуторы и продсвш устройств потребительской электроники, таких как смартфоны, планшетные ГЖ, музыкальные плееры и яровые приставки, смогут использовать функциональность ЦСООЕ І2С самыми разными способам* Для противодействия краже, например, партия электронных устройств гри движении по целочее поставки может оставаться заблокированной (вплоть до этапа иниі*гализаі*іи — дютоционно, по име І2С1, причем каждое устройство можно отслеживать поумшальному номеру метки (ПО). Когда потребитель приобретает электронное устройство с ИС ЦСООЕ І2С, разничч»* продавец имеет возможность, не открьеая коробки, произвести Предварительное конф*сур*ровсиие и настройсу, загрузить информацию об учетной записи пользователя, избавив его от многих трудностей, связанных с под готовкой нового устройства к работе. Кроме того, ЦСООЕ І2С упрощает производителям или продавцам дистанционную установку текущих обновлений ПО или активаі**о д ополнительна фун«**<. При возникновение касих-либо проблем ИС ЦСООЕ І2С позволяет быстро опреде^ть серийный номер, а также палучгть доступ к внутреннему журналу ошибок, не вофьеая устройство; это значительно сокрацоет затраты времени на устроїение мепалодок и ремонт (в случое необходимости).
ИС ЦСООЕ 12С имеет память большой емкости — 3 328 бит БЕРКОМ, которая может иаюльэоеатъея для загрузки обновлений на встроенный микропроцессор при включении питания. Высокопроизводительный пассивный ЦНР-интерфейс содержит д ва входах канала, каждый из которых может быть включен или отключен независимо, а также радиочастотный и Г2С ►итерфейсн которые также можно отключать незсвисимодруг от друга.
Другие возможно области применения — ИРЮ-регистраторы даччых и датчши для таких товаров, как скоропортящиеся продуты и лекарствен^е препараты Передавая инфермоцио о датчиков по инне 12С, ИС ЦСООЕ Г2С позволяет отслеживать товар, вести мониторинг и запись текей йнфермации, как температура, влажность, давление и удары, по мерю продвижения товсров по цвпочее поставок. ЦСООЕ 12С может использоваться и в других 6еспроеоо<ых сенсор*»» приложениях, например, в "умч>1Х полках", чтобы при помощи интерфейса 12С упростить молгторинг и управление "электронными ценниками" дня динамического обновления цен и скиоок.
Твхничеехив параметры:
• интерфейс 12С для быстрой пореоочи данч**
• 3328 бит польэоеатоьской почепи. сахроч«эстъдэ»иыхнолротдаеимм20л«гп1»« 500001и «лев югисн
• архитектура с д»умя ьхадшми иНР-каналамм. позволяющая испольюеатъ «для работы на) е 1х4-*у«лвитвяьностъ;
й до 160 бит
• "ПО длиной 96 бит. с ■ стонпэрт ЕРСд1оЬа11.20;
о БОА порта 12С • «
і мвкду РЧ-портами и интерфейсом І2С в .
• режим моста TiF to (2С д ля оптимиэоин обм«
• корпус SOT1193{1,6х 1,6мм толиина 0,5 мм).
н(пс
26
T-Comm #3-2011
