画像のデジタル化

○標本化:連続なアナログ信号(連続的信号)デジタル信号(離散的信号)に変換する処理

 標本化が細かいほど解像度は向上するが、元の信号を上回る細かい標本化は意味が無い

・サンプリング定理

   最適なサンプリング間隔D = 1/(2fmax)     fmax:最高空間周波数

   ナイキスト周波数 = 1/2d     d:サンプリング間隔

 

・エリアシング誤差
 ナイキスト周波数よりも高い空間周波数成分が低い空間周波数成分となること
 このようなアーチファクトはモアレとなって現れる。

・アパーチャ効果

 ある範囲の平均化による採取によって、捨てる信号を減らし、ノイズ特性が向上するが、平均化によって高周波数成分が減衰し解像度を劣化させること 

○量子化
:標本化したアナログ(連続値)整数(離散値)に変換する処理。Xビット=2X階調

 量子化レベル数が大きいほど階調数が多くなるので、濃度分解能が向上し、雑音が減少する。実際のDRシステムでは1214ビット(409616384階調)に設定されている。

・線形量子化:量子化間隔がすべて等しい量子化のこと

 

○画像のデータ量

 画像のデータ量[bit] = マトリックスサイズ(M×N) × 標本化数 × 量子化数

 1byte8bitであり、記憶媒体にはbyte単位で記憶される。

 

○デジタルデータの保存

・可逆圧縮(圧縮率:1/21/3程度) → 医用画像は可逆圧縮においてデータを保存する

 ハフマン符号化エントロピー符号化の一種

 DR圧縮局所的に階調処理を行う

・不可逆圧縮

 「JPGに用いられているDCT法」「ウェーブレット変換

 

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 デジタル装置の機能

○コンピュータの基本構成

入力

出力

記憶

演算

制御

マウス

キーボード

LCD
プリンタ
ディスプレイ

ROM[読み出し専用メモリ]
補助記憶装置
(HDDDVD)
SSDRAM[読み書き可能]
USBメモリ

CPU

CPU

 

CAD(コンピュータ支援診断システム)

 画像処理、統計処理を行い病変を検出する。マンモ微小石灰化などの診断に有効とされる

 

○液晶モニタ、CRTモニタ

 

残像

視野角

消費電力

動画特性

液晶モニタ

多い

狭い

小さい

劣る

CRTモニタ

少ない

広い

大きい

優れる



デジタル画像処理

・積分処理
filter
 複数の画像の画素値総和を計算する処理
  

・ボケマスク処理(アンシャープマスク処理)
  高周波成分を強調し、エッジ強調をする
 g(x,y) = f(x,y)+(k[f(x,y)-fa(x,y)] 
   fa(x,y):原画像の平滑化画像  
    k:強調係数


・ダイナミックレンジ圧縮処理

高濃度低濃度の領域を圧縮、モニタに表示できる濃度範囲を広げる局所的な階調処理

 g(x,y) = o(x,y)+f[Ou(x,y)]
 Ou (x,y):原画像を平滑化した画像  
 f:処理関数

・継時的サブトラクション
 撮影時間の異なる同一被写体の画像間で引き算を行う処理
 

・エネルギーサブトラクション
 同一の被写体を異なる管電圧で撮影し、画像間で引き算を行う処理

○空間フィルタ処理 

フィルタ

 Sobel filterは畳み込み積分し、エッジ強度とエッジ方向を求めることができる

・二次微分フィルタ(Laplacian filter)

・ラプラシアン‐ガウシアンフィルタ

 二次微分処理であり、
ぼかしてノイズを減弱させた画像における大まかなエッジを検出できる
(先鋭)
フィルタ2

○画像の平滑化

・空間フィルタ処理

荷重平均フィルタガウシアンフィルタメディアンフィルタ
 :エッジを保ちながらスパイクノイズを除去

・空間周波数フィルタ処理

 ローパスフィルタ


○画像の鮮鋭化

ボケマスク処理(アンシャープマスキング処理)   

ラプラシアンフィルタを用いた鮮鋭化フィルタ

 フィルタ3

○階調処理:濃度(輝度)の処理

 ウィンドウ処理:画像をモニタに表示する際に用いる階調処理

 LUT入力画素値と出力画素値が逆比例する処理(画像の白黒逆転)

 ウインドウイング処理

 ヒストグラム平坦化処理:ヒストグラムにおける各画素値の頻度が
どの画素値においても均等になるよう
にする処理。
全体のコントラストが強調される。

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