PowerPoint Presentation

Transcriere

1 1 IMAGINI ȘI PRELUCRAREA IMAGINILOR Curs 12

2 2 Obiective Tipuri de imagini Reprezentarea culorilor Tipuri de fișiere de imagini Imagini medicale Prelucrarea imaginilor Imagini medicale stomatologice

3 3 Imaginile 1. imaginile vectoriale - fişiere de coordonate Exemplu: - fişiere de coordonate din care pleacă şi se termină o linie, - codul unei culori care umple o anumită suprafaţă) 2. imaginile matriciale sau hărţi de biţi (bitmap): formatele BMP, JPEG, GIF etc. - Imaginile matriciale sunt alcătuite din pixeli (PICture ELement) - pixelii sunt dispuşi în rânduri suprapuse pentru a "acoperi" forma imaginii - cu cât aceeaşi imagine este reprezentată pe mai mulţi pixeli, cu atât claritatea ei creşte

4 4 Imaginile - alb-negru şi în tonuri de gri - codificate cu 8 biţi pentru fiecare pixel (există şi imagini 16-bit sau 32-bit) - color de nuanţe pentru fiecare din cele 3 culori de bază: roşu, verde, albastru. Prin combinarea celor 3 culori rezultă o imagine RGB (Red, Green, Blue), codificată pe 3 bytes (3 X 1 Byte (8 biţi) = 24 biţi) care generează peste 16 milioane de culori (mai mult decât percepe ochiul uman).

5 Reprezentarea culorilor - RGB 5 r R R G B, g R G G B, b R B G B. R r g G, B b g G. r+g+b=1

6 6 Reprezentarea culorilor CMY (cyan-magenta-yellow) un cub CMY: alb (0,0,0), cyan (1,0,0), magenta(0,1,0), verde(1,0,1) Conversia RGB -> CMY: C=1-R M=1-G Y=1-B imprimantele utilizează patru culori, adăugând negrul (K). Modelul CMYK: K=minim (C,M,Y) C=C-K M=M-K Y=Y-K

7 7 Reprezentarea culorilor - HSB Hue, Saturation, Brightness (nuanţă, saturaţie şi strălucire).

8 8 Reprezentarea culorilor - HLS Hue, Lightness, Saturation (nuanţă, luminozitate şi saturaţie. similar modelului HSB. modelul pentru specificarea culorilor utilizat în televiziunea comercială din Statele Unite

9 9 Imaginea digitală corespondentul numeric al imaginii optice poate fi memorată în fişiere cu numeroase formate, fiecare dintre ele sunt adaptate unei anumite utilizări: captură, prelucrare, arhivare, imprimare, publicare în presa scrisă sau pe Internet etc Tipuri de fişiere:.bmp,.gif,.jpeg,.dicom

10 10 Tipuri de fisiere pentru imagini BMP harta de biţi (Bitmap) - reprezintă forma brută a unei imagini (fiecare pixel ce compune imaginea este memorat individual Avantaje - format foarte bun pentru procesarea de imagini. Exemplu - o poză de 800 X 600 pixeli va fi memorată pe 800 X 600 X 24 biţi = biţi (~11 Mb = ~1.37MB) indiferent de informaţia care se află în interiorul pozei. Dezavantaje memorare pe dimensiunea foarte mare

11 11 Tipuri de fisiere pentru imagini.gif (Graphic Interchange Format) - format foarte puternic (calitate bună, comprimare foarte puternică), Dezavantaje memorează o paletă de numai 256 culori (8 biţi). (o paletă la fel de mare ca imaginea alb-negru) Exemplu: o poză de 800 X dimensiune maximă de ordinul KB. Când ar trebui să folosesc.gif? - atunci când imaginea color(rgb) foloseşte din paleta sa de peste 16 milioane de culori un număr cât mai mic (aprox. 256). - imaginile de mici dimensiuni ( lungime X lătimea < 256 pixeli).

12 12 Tipuri de fisiere pentru imagini.jpeg (Joint Photographic Expert Group) - algoritm de compresie care a fost destinat comprimării imaginilor alb-negru sau color luate din realitate cel mai mult folosit Algoritmul de comprimare se bazează pe: sensibilitatea crescută a ochiului uman la variaţiile mici de luminanţă (mai mulţi biţi pentru luminanţă) sensibilitatea mai redusă la variaţiile mici de culoare (mai puţini biţi pentru variaţiile mici de culoare).

13 13 Tipuri de fisiere pentru imagini.jpeg - are capacitatea de a avea un grad variabil de comprimare, ales de utilizator: - Dacă dorim obţinerea unui fişier de imagine cât mai mic, se poate alege o rată mare de comprimare (calitate mai slabă); - Dacă dorim calitate la o cota ridicată, alegem un grad redus de comprimare. Când ar trebui să folosesc.jpg?. De cate ori avem de-a face cu o imagine din realitate sau de câte ori dorim să stabilim noi gradul de comprimare al imaginii.

14 14 Tipuri de fisiere pentru imagini DICOM. (Digital Imaging and Communication in Medicine) folosite pentru memorarea imaginilor medicale conţin pe lângă imagine în sine metadate care oferă informaţii despre imagine (mărime, dimensiuni, adâncime, modalitatea folosită, setări ale echipamentului, etc.)

15 15 Standardul DICOM Imaginea digitală medicală: 1970 Lucrează cu modelul ISO OSI pe mai multe nivele Permite schimbul de informaţii şi fişiere media

16 16 Standardul DICOM Model orientat pe obiect (imaginile pacienţilor, rapoartele sunt obiecte într-un fişier DICOM) Partea care conţin descrieri şi informaţii într-un fişier DICOM se numeşte obiect de definiţii Fiecare bucată de informaţie este un atribut (exemplu nume pacient)

17 Standardul DICOM 17 Un fişier DICOM are următoarea structură: Parte introductivă de 128 octeţi Un prefix (4 octeţi) unde sunt reţinute literele D, I, C, M care reprezintă semnătura unui fişier DICOM Un set de date care reţin informaţii cum ar fi: nume pacient, tip imagine, dimensiune imagine, etc.

18 Standardul DICOM 18 Algoritmi pentru extragerea datelor şi imaginilor din fişierele DICOM Se face ţinând cont de fiecare dintre tagurile din dicţionarul DICOM. Fiecare dintre acestea va fi căutat în fişier, iar dacă va fi găsit, va fi interpretat.

19 Standardul DICOM 19 5 arii primare de funcţionalitate: Transmiterea unui obiect (e.g. imagine) Interogarea şi refacerea unui obiect Realizarea unor acţiuni specifice (e.g. tipărirea unei imagini pe film) Managementul acţiunilor Asigurarea calităţii şi a consecvenţei imaginilor (la vizualizare şi tipărire) NU defineşte arhitectura unui sistem, nu specifică cerinţele de funcţionare (cu excepţia celor care au fost definite anterior)

20 20 Prelucrarea imaginilor domeniu interdisciplinar Prelucrarea datelor reprezentând imagini constă în: grafica ("graphics"), prelucrarea imaginilor ("image processing") Recunoașterea formelor din imagini ("pictorial pattern recognition").

21 21 Prelucrarea imaginilor Grafica: generarea imaginilor din informații non-imagini. Aplicații: reprezentarea grafică a unei functii sau set de date experimentale, generarea de imagini pentru programe, jocuri, producerea de scene din programele simulatoare de zbor, arta pe calculator, animația computerizata.

22 22 Prelucrarea imaginilor Prelucrarea imaginilor: intrare și ieșire - imagini. Aplicații: - sisteme de transmisie a imaginilor (cu tehnici de înlăturare a zgomotelor si compactare a datelor) - Îmbunătățirea imaginilor subexpuse sau neclare (cu tehnici de îmbunătățire a contrastului) - modificarea drastică a imaginilor (schimbarea iluminării, modificarea contururilor unor obiecte), - crearea unei imagini noi dintr-un set de imagini existente (exemplu: in medicina, obținerea reprezentării unor organe interne din imagini cu raze x sau scintigrafice).

23 23 Prelucrarea imaginilor Recunoasterea formelor din imagini: producerea unei descrieri a imaginii de intrare sau asignarea imaginii la o clasa particulara. Aplicatii: sistem de diagnostic medical (detectează anumite anomalii de pe radiografii sau alte imagini medicale) sistem de sortare a corespondentei (detecteaza si identifica cifrele codului postal de pe plic),

24 24 Convertor analog/digital Operaţiile de cuantificare şi codificare a valorilor semnalului sunt realizate de către un dispozitiv electronic = convertor analog/digital Primeşte la intrare o valoare analogică Furnizează la ieşire un număr binar care aproximează valoarea de intrare Punctele de imagine obţinute în urma eşantionării şi cuantizării imaginii originale se numesc pixeli

25 Pixel elementul unei imagini un punct dintr-o imagine grafică cel mai mic component al unei imagini Termen introdus în 1965 de către Frederic C. Billingsley 25

26 Pixeli 26

27 27 Pixel unitate de măsură pentru rezoluţie: 2400 pixeli/inch 640 pixeli/linie dots per inch (dpi) pixels per inch (ppi) Cu câţi sunt mai mulţi pixeli cu atât imaginea digitală este mai aproape de real

28 28 Pixel Rezoluţie=numărul de pixeli dintr-o imagine Rezoluţia monitorului: , Diagonala: 15", pixelul : 0,4763 mm , Diagonala: 17", pixelul: 0,4318 mm , Diagonala: 19", pixelul: 0,377 mm

29 29 IMAGINI DIGITALE MEDICALE

30 30 Imagini digitale medicale Tehnica şi procesele utilizate în obţinerea imaginilor corpului uman Scop: Clinic: diagnostic, screening Cercetare medicală

31 31 Imagini digitale medicale Imagini: Biologice Radiologice Endoscopice Termografice Microscopice

32 RADIOLOGIE Principiu general 32 Fasciculul de raze X (incident) proiectat pe regiunea anatomică de examinat şi, trecând prin corp, este absorbit diferenţiat în funcţie de compoziţia chimică a structurilor (numărul atomic Z al atomilor componenţi), densitate și grosime; La ieşirea din pacient, fasciculul de radiaţii (emergent) este atenuat energetic, neomogenitatea sa exprimând diferenţele de absorbţie ale organelor/ţesuturilor străbătute.

33 RADIOLOGIE Principiu general 33 Fasciculul emergent întâlneşte suportul (film radiologic, ecran fluorescent, detectori) care transformă (pe baza efectelor de luminiscență şi fotochimic) informaţia latentă în imagine structurată. Imaginea obţinută poate fi analogică (radiografia standard, fluoroscopia clasică) sau digitală (radiografia şi fluoroscopia digitală, computertomografia), directă (radiografia, fluoroscopia) sau reconstruită (computer-tomografia).

34 34 Radiografia dentară digitală Tipuri de sisteme pentru obţinerea directă a imaginilor digitale: sistemul CCD (charged-coupled device) sistemul SP (storage phosphor system).

35 35 Radiografia dentară digitală Sistemul CCD (charged-coupled device) utilizează un senzor pentru absorbţia radiaţiilor expuse intraoral şi este conectat la computer prin conductori de fibre optice cu rezistenţă electrică neglijabilă. imaginea virtuală de pe senzor este transformată de un fotomultiplicator electronic şi un computer în imagine radiologică afişată aproape imediat după expunere pe monitorul calculatorului. radiaţiile sunt reduse cu 80% şi în acelaşi timp se reduce timpul de expunere de 5 ori.

36 36 Radiografia dentară digitală Sistemul SP (storage phosphor system) inlocuiește filmul radiologic clasic, cu o placă de fosfor fotostimulabil. În urma acţiunii radiaţiilor expuse, placa realizează o fosforescenţă albastră, diferenţiată după gradul de absorbţie al fasciculului de raze X. Imaginea virtuală stocată pe placă este redată ca imagine digitală în urma expunerii la un scaner laser.

37 Părţile componente ale ansamblului digital 37 Aparatul Röntgen dentar; Unul sau mai mulţi senzori CCD cu dimensiuni diferite (pentru sistemul CCD) sau placi de fosfor fotostimulabil de dimensiuni diferite (pentru sistemul SP) Aparatul laser de scanare a imaginilor digitale obţinute, pentru sistemul SP Calculatorul cu pachetul de programe de prelucrare a imaginii (Sidexis, Digora etc).

38 38 Tehnici de radiografiere intraorală Tehnica bisectoarei Tehnica paralelismului

39 39 Punctul de intrare al razei X centrul zonei de radiografiat defecte de tehnică: imagine parţială

40 40 Tehnica de preferat Tehnica paralelismului Raza centrală perpendiculară pe receptor Raza centrală perpendiculară pe dinte Receptor paralel cu dintele Distorsionare mai scăzută

41 41

42 Radiografii panoramice 42