画像のデジタル化とその保存

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標本化

 (65.91、64.94、60pm90)
: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

 (67pm95)
 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
 サンプリング間隔がナイキスト周波数に対して広すぎる場合に起こる

・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

 (65.91、64.94、63.89、60pm90)
:標本化したアナログ値(連続値)整数値(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12~14ビット(4096~16384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

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画像のデータ量 

(71am48、71am45、70am45、69pm46、67am47、62.95.97、61.95.98)
・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

 記憶媒体にはbyte単位で記憶され、1byte=8bitである
 また、1Gbyte=1024Mbyteである

・伝送速度はbit単位で、Gbpsでは1×109bits per secとなる

デジタルデータの保存

 (70am47、63.90)

・可逆圧縮 

 圧縮率:1/2~1/3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

(1)JPEG
 非可逆圧縮方式で、1/10~1/100に圧縮
 離散コサイン変換(DCT)を用いた画像変換
 処理単位は8×8
  DCTを用いているため、ブロックノイズが発生しやすい

(2)JPEG 2000
 可逆圧縮/非可逆圧縮どちらも可能で、ブロックノイズ、モスキートノイズが発生しない
 離散ウェーブレット変換(DWT)を用いた画像変換で、リンギング歪が発生する

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