Ugrás a tartalomhoz

Orvosi leképezéstechnika

Balkay László (2011)

Debreceni Egyetem

Képszűrés

Képszűrés

A digitális képszűrés a kép elemeinek (pixeleinek) átalakítása a szomszéd képelemek tartalmának felhasználásával (kombinálás, összehasonlítás). Leggyakrabban a zaj csökkentése a cél úgy, hogy minél kevesebbet veszítsünk a részletgazdagságból.

1

2

1

2

4

2

1

2

1

Simító szűrő súlytényezői

Lineáris szűrők

A legegyszerűbb szűrés, amikor a kép minden egyes elemének környezetére ugyanazt a súlyozott összegzést alkalmazzuk. Pl. összeadjuk a középső képelem 4-szeresét az oldalas szomszédok 2-szeresével és a sarkos szomszédokkal, majd elosztjuk a súlyok összegével: 4+4*2+4*1=16-tal. Az így kapott érték lesz a középső képelem új tartalma. Élkiemelést érhetünk el, ha egyes szomszédok negatív súllyal szerepelnek.

Térfrekvencia, Fourier-tér

A szűrők leírása és végrehajtása kétféle vonatkoztatási rendszerben lehetséges: a fizikai térben, vagy az ebből Fourier-transzformációval kapható frekvencia-térben (Fourier Transform Tutorial). A Fourier-transzformáció során a képet a térbeli ismétlődés távolsága szerinti komponensekre bontjuk. Az alacsonyabb térfrekvenciákhoz a távolsággal lassabban változó mintázatok tartoznak.

Aluláteresztő (Hanning) és helyreállító (Metz) szűrő jelleggörbéje

  • A fizikai térben a szűrést az előző szakasz példájához hasonlóan súlyozott mozgó átlag számolásával végezhetjük. Matematikailag ezt a műveletet konvolúciónak, a szűrőt jellemző súlytáblázatot a konvolúció magjának (kernel) nevezik.

  • A Fourier-térben azt adjuk meg, hogy a különböző térfrekvenciához (mértékegysége: 1/cm) tartozó komponenseket milyen mértékben nyomjuk el vagy emeljük ki.

Aluláteresztő szűrőnek azt nevezzük, amely a magasabb térfrekvenciájú komponenseket, amelyek főként zajt tartalmaznak, egyre inkább elnyomja; ezáltal a kép "kisimul", részletgazdagsága romlik.

A helyreállító szűrők a nagy frekvenciás zaj elnyomása mellett kiemelik a közepes frekvenciákat (pl. a Metz-szűrő), ezáltal igyekeznek megőrizni a részletgazdagságot.

Rekonstrukciós szűrők

A keresztmetszeti képek előállításakor (ld. későbbi fejezetben) három fázisban végezhetjük a szűrést:

  • a rekonstrukció előtt, a 2 dimenziós vetületi képeken

  • a rekonstrukció közben, a metszet 1 dimenziós vetületi adatsorain

  • a rekonstrukció után, a 3 dimenziós térbeli eloszláson.

Elméletileg a három megoldás egymással egyenértékű lehet, de az előszűrés a legcélszerűbb a begyűjtött adatok közötti összefüggések jobb kihasználása miatt.

Rekonstrukciós szűrők

A szűrt visszavetítéses rekonstrukció minőségét döntően befolyásolja a szűrő kiválasztása. Mivel maga a visszavetítés a kép kisimulását, "szétkenődését" eredményezi, ezt egy, a frekvenciával emelkedő jelleggörbéjű, ún. lejtő- ("ramp") szűrővel ellensúlyozzuk. A két szűrő együttes jelleggörbéjét komponensenkénti szorzatuk adja.

A szűrők optimális kiválasztását a leképezendő szerv méreteihez és mintázatához hasonló, ú.n. antropomorf fantom segítségével végezhetjük legeredményesebben.