Luận văn thạc sĩ khoa học máy tính ứng dụng quá trình khuếch tán thực hiện giảm nhiễu đốm ảnh trong y học

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG ĐỖ THỊ THU HIỀN ỨNG DỤNG QUÁ TRÌNH KHUẾCH TÁN THỰC HIỆN GIẢM NHIỄU ĐỐM ẢNH TRONG Y HỌC Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số chuyên ngành: 48 01 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Người hướng dẫn khoa học: TS Phạm Đức Long Thái Nguyên năm 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu thực cá nhân tơi thực hướng dẫn TS Phạm Đức Long Các số liệu, kết thân nghiên cứu tìm hiểu trình bày luận văn trung thực chưa công bố hình thức Tơi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Học viên Đỗ Thị Thu Hiền ii LỜI CẢM ƠN Với tình cảm chân thành lịng biết ơn sâu sắc, cho phép tơi gửi lời cảm ơn chân thành tới: – Trường Đại học Công nghệ thông tin Truyền thông, giảng viên, nhà sư phạm tận tình giảng dạy tạo điều kiện giúp đỡ q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn – Đặc biệt tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến người hướng dẫn luận văn tơi: TS Phạm Đức Long, người tận tình hướng dẫn, bảo giúp đỡ, động viên suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận văn – Nhân dịp xin chân thành cảm ơn đến đồng chí Hiệu trưởng, Phó Hiệu trưởng, tất thầy cô giáo giảng viên trường Đại học Công nghệ thông tin Truyền thông, tạo điều kiện thuận lợi, nhiệt tình đóng góp ý kiến cho tơi q trình nghiên cứu – Cảm ơn bạn đồng nghiệp, bạn bè, gia đình động viên, khích lệ giúp đỡ tơi q trình học tập nghiên cứu khoa học Mặc dù cố gắng nhiều, luận văn không tránh khỏi thiếu sót; tác giả mong nhận thơng cảm, dẫn, giúp đỡ đóng góp ý kiến nhà khoa học, quý thầy cô, cán quản lý bạn đồng nghiệp Xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, tháng năm 2020 Tác giả Đỗ Thị Thu Hiền iii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục bảng iv Danh mục hình v Danh mục từ viết tắt vi MỞ ĐẦU 1 Luận văn thực việc Đối tượng phạm vi nghiên cứu Hướng nghiên cứu đề tài NỘI DUNG CHƯƠNG NHIỄU ĐỐM VÀ KHỬ NHIỄU ĐỐM 1.1 Nhiễu ảnh 1.2 Nhiễu đốm 11 1.2.1 Khái niệm nhiễu đốm, đặc điểm [8],[12] 11 1.2.2 Khó khăn khử nhiễu đốm 12 1.3 Khử nhiễu đốm 12 1.3.1 Các phương pháp khử nhiễu đốm [12], [15],[26] 12 1.3.2 Những vấn đề tồn khử nhiễu đốm 18 1.4 Một số tiêu đánh giá xử lý ảnh thường dùng 18 1.4.1 MSE (Mean Squared Error) 18 1.4.2 SNR (Signal to Noise Ratio) 18 1.4.3 PSNR (Peak Signal to Noise Ratio) 19 1.4.4 MAE (Mean Absolute Error) 19 KẾT LUẬN CHƯƠNG 24 iv CHƯƠNG ỨNG DỤNG QUÁ TRÌNH KHUẾCH TÁN TRONG XỬ LÝ ẢNH 26 2.1 Sự khuếch tán ảnh 26 2.2 Khuếch tán đẳng hướng - khuếch tán tuyến tính 29 2.3 Khuếch tán không đẳng hướng 30 2.3.1 Khuếch tán không đẳng hướng thực: 31 2.3.2 Khuếch tán phức kết hợp giảm nhiễu tìm biên 34 2.4 Một thuật toán khuếch tán Anisotropic cải tiến [18] 39 KẾT LUẬN CHƯƠNG 46 CHƯƠNG KHỬ NHIỄU ĐỐM ẢNH Y HỌC BẰNG KHUẾCH TÁN ANISOTROPIC 47 3.1 Ảnh thực nghiệm 47 3.2 Kết thực nghiệm ảnh y học 50 3.3 Nhận xét đánh giá 58 KẾT LUẬN CHƯƠNG 58 KẾT LUẬN 59 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 PHỤ LỤC viv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Một số số đo đánh giá xử lý ảnh khác 19 Bảng 3.1 So sánh hiệu lọc số phương pháp 55 iv vvi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Máy cộng hưởng từ ảnh cộng hưởng từ MRI Hình 1.2 Máy siêu âm loại đứng xách tay Hình 1.3 Nhiễu Gaussian Hình 1.4 Nhiễu Uniform Hình 1.5 Ví dụ loại nhiễu 10 Hình 1.6 Phân phối gama 11 Hình 1.7 Nguyên lý Mean Filter 12 Hình 1.8 Nguyên tắc lọc median 11 Hình 1.9 Mặt nạ lọc trung vị hai chiều 13 Hình 1.10 Bộ lọc khuếch tán thích nghi mờ 17 Hình 2.1 Các giai đoạn xử lý ảnh 23 Hình 2.2 Lọc khuếch tán phục hồi thuộc tính ảnh 29 Hình 2.3 Khuếch tán ảnh y học: ảnh gốc 29 Hình 2.4 Làm trơn ảnh nhiễu có bảo tồn biên dùng khuếch tán không đẳng hướng sau 10, 20, 30, 40 50 lần lặp 30 Hình 2.5 Phương pháp khuếch tán Perona-Malik 31 Hình 2.6 Ảnh ‘Đền Kiếp Bạc’ (Hải Dương) nhiễu đốm a) ảnh gốc b) ảnh nhiễu đốm 0.05 31 Hình 2.7 Thực khuếch tán phức tuyến tính ảnh ‘Đền Kiếp Bạc’ kích thước 256x216 thành phần thực làm mờ ảnh, thành phần ảo thực tìm biên 36 Hình 2.8 Biên dốc biên bước a) biên kiểu dốc b) biên kiểu bước 36 Hình 2.9 Quan hệ biên dốc biên bước đạo hàm 37 Hình 2.10 Khuếch tán phức ảnh cameraman với nhỏ ( = /30) Phía giá trị thực Phía giá trị ảo Từ trái qua phải ảnh vii nguyên ảnh biến đổi sau 0.25, 2.5 25 giây……………………… 33 Hình 2.11 Khuếch tán phức ảnh cameraman với  lớn  Phía giá trị thực, phía giá trị ảo Mỗi frame ảnh từ trái qua phải ảnh nguyên các ảnh sau khoảng thời gian: 0.25, 2.5, 25……………………………………………………………………… 34 Hình 2.12 Khử nhiễu đốm mơ hình PM a) ảnh ngun b) ảnh nhiễu c) ảnh sau khử nhiễu 40 Hình 2.13 Ảnh hưởng tham số  42 Hình 2.14 Kết thực nghiệm thuật toán Mei Gao cộng sự.Các cột a) b) c) mô tả ảnh nguyên bản, ảnh có nhiễu đốm 0,05 ảnh sau lọc 41 Hình 3.1 Các ảnh dùng thực nghiệm 49 Hình 3.3 Lọc nhiễu kết hợp tìm biên 50 Hình 3.4 Khuếch tán phức ảnh CT MRI 51 Hình 3.5 Xử lý ảnh Viêm não amebic 51 Hình 3.6 Xử lý ảnh thận trái có sỏi 52 Hình 3.7 Lọc nhiễu ảnh siêu âm thận 52 Hình 3.8 Lọc nhiễu ảnh CT thận 53 Hình 3.9 Lọc nhiễu ảnh Sac Covi nhiễm vào đường thở, 53 Hình 3.10 Lọc nhiễu ảnh nhiễm trùng tế bào 54 Hình 3.11 Xử lý nhiễu ảnh não úng thủy 54 Hình 3.12 Lọc nhiễu ảnh bị bệnh nejmicm (một loại bệnh phụ nữ) 55 vi viii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT VIẾT TẮT NHÓM TỪ Ý NGHĨA COC Correlation Coefficient Hệ số tương quan CT Computed Tomography Scan Chụp ảnh cắt lớp DDND Doubly Degenerate Nonlinear Diffusion Khuếch tán phi tuyến suy giảm gấp đôi DSP Digital Signal Processing Xử lý tín hiệu số FADFEN Fuzzy Adaptive Diffusion Filter Bộ lọc khuếch tán fuzzy thích nghi MRI Magnetic resonance imaging Chụp ảnh cộng hưởng từ MSSIM Mean Structural Similarity Index Measure LMS Least Mean Square Filter Chỉ số đo tương tự cấu trúc trung bình Bộ lọc bình phương trung bình tối thiểu MAE Mean Absolute Error MSE Mean Squared Error PDE Partial Differential Equation PSNR Peack Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu đỉnh nhiễu RMSE Root Mean Square Error Sai số trung bình bình phương SNR Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu nhiễu Sai số tuyệt đối trung bình Sai hỏng trung bình bình phương Phương trình vi phân đạo hàm riêng MỞ ĐẦU Cùng với phát triển cơng nghiệp hóa, đại hóa, lĩnh vực Y học dành nhiều thành tựu bât Trong nghiên cứu y học chuẩn đốn hình ảnh, liệu ảnh y tế thu nhận cần cung cấp ảnh có độ phân giải cao, xác có trình tự thời gian liệu đo Trong khám bệnh chữa bệnh kỹ thuật hình ảnh chiếm tầm quan trọng lớn Ảnh y tế tích hợp từ cơng nghệ Xquang, siêu âm, MRI, CT giúp thầy thuốc, bác sỹ nhìn thấy tình trạng thể người quan, phận quan tâm; mà bình thường khơng có cơng nghệ họ khơng thể thấy Các thơng tin hình ảnh giúp cho thầy thuốc, bác sỹ có thêm định xác điều trị người bệnh Một khó khăn sinh tích hợp ảnh ảnh thường bị nhiễu dẫn đến thông tin cần thiết bị che khuất chí hẳn Trong loại nhiễu nhiễu đốm thường gây khó khăn nhiều khử nhiễu Phương pháp khử nhiễu đốm hiệu sử dụng dùng trình khuếch tán ảnh y học gốc thu Việc hoàn thiện phương pháp nhiều nhà nghiên cứu giới quan tâm phát triển có ý nghĩa thực tiễn ý nghĩa khoa học cao Với lý tơi chọn đề tài Ứng dụng trình khuếch tán thực giảm nhiễu đốm ảnh y học” cho luận văn tốt nghiệp Bên cạnh ưu trội, ảnh y tế số đặc điểm chưa hoàn thiện, đặc biệt ảnh siêu âm: độ phân giải thấp (trong miền không gian phổ); mức nhiễu cao; độ tương phản thấp; biến dạng hình học; xuất hiện tượng ảnh giả Ảnh y tế có độ phân giải thấp kết việc thoả hiệp với điều kiện thương mại việc thu nhận ảnh Ví dụ, việc lấy mẫu khơng gian với thang chia mịn thời gian thu nhận dài làm ảnh bị mờ hay tạo ảnh giả dạng vết thớ(ảnh chụp CT), bóng lưng hay tăng âm (ảnh siêu âm),… Những hạn chế độ phân giải ảnh y tế gây khó khăn cho bác sĩ đưa chẩn đốn xác cho định điều trị để hội chẩn phẫu thuật Xử lý ảnh y tế thường kết hợp người máy, thu nhận xử lý ảnh thực độc lập thiết bị, phụ thuộc vào tối ưu thuật tốn thơng minh nhân tạo, phát hiệncác bệnh lý, tổn thương thường đòi hỏi định từ chuyên gia y tế Trong xử lý ảnh, làm trơn, tăng cường ảnh bước cải thiện, nâng cấp chất lượng ảnh nhằm làm bật số đặc tính ảnh thay đổi độ tương phản, lọc nhiễu, tăng độ nét, tăng độ phân giải ảnh,…Xử lý nâng cao chất lượng ảnh làm tăng lượng thông tin liệu vốn có ảnh mà làm tăng khả biểu diễn đặc trưng ảnh, đồng thời phải trì thơng tin hữu ích Tập hợp kỹ thuật tạo nên trình tiền xử lý ảnh, đóng vai trị cơng đoạn cần thiết bắt buộc trước thực công đoạn Trong phương thức tạo ảnh y tế, tạo ảnh siêu âm kỹ thuật mạnh hỗ trợ chẩn đốn hình ảnh, hữu hiệu cho việc thăm khám tổ chức mô mềm bên thể người Tuy nhiên, chất vật lý siêu âm hệ thống quét ảnh sinh tượng nhiễu đốm (nhiễu nhân) nhiễu Gauss (nhiễucộng) xuất trongảnh siêu âm, ảnh hưởng tới kỹ thuật chẩn đoán bệnh lý Trong nhiễu đốm lẫn tín hiệu ảnh siêu âm thườngxuất dạng hạt có cường độ mức xám cao, kích thước đốm khác nhau,nằm rải rác bề mặt ảnh Cho tới có nhiều nghiên cứu giải pháp đề xuất nhằm cải thiện tượng đốm ảnh siêu âm: Kỹ thuật dựa giải pháp cải thiện phần cứng theo nguyên lý tăng tần số làm việc hệ thống siêu âm để giải tượng giao thoa xung siêu âm phản xạ Thực nghiệm cho thấy độ suy hao tín hiệu mơ mềm khoảng 1dB/cm/MHz, tăng tần số tín hiệu tương ứng với tăng độ phân giải ảnh giảm độ sâu đâm xuyên tia siêu âm.Hiện tượng đốm hệ thống tạo ảnh siêu âm loại trừ hoàn toàn tần số hoạt động tới tần số 100MHz[25], không đápứng yêu cầu chiều sâu thăm khám tổ chức mô mềm 3 Kỹ thuật giảm nhiễu đốm, tăng cường chất lượng tránh làm thơng tin hữu ích ảnh siêu âm theo thời gian thực phần mềm xây dựng dựa mơ hình tốn nhiều nhà thiết kế hệt hống quan tâm Hầu hết mơ hình cần phải thực bán tự động hay tự động, địi hỏi độ xác cao nhằm hỗ trợ hệ thống thu nhận ảnh y tế điều khiển, xử lý tín hiệu, tự động phân tích tổn thương, kết nối thông tin, Mục tiêu quan tâm nghiên cứu phát triển mơ hình tốn có hỗ trợ máy tính xử lý phân tích ảnh mà không làm ảnh hưởng tới thiết kế thiết bị thu nhận ảnh Mục tiêu nhiều nhóm nghiên cứu nước quan tâm tập trung nghiên cứu đểđáp ứng yêu cầu cao cho chăm sóc sức khoẻ người Các giải pháp sử dụng mơ hình tốn tuyến tính đẳng hướng để giảm tượng nhiễu đốm ảnh siêu âm y tế công bố năm trước nhà sản xuất phát triển thành công nghệ độc quyền, tiêu biểu sản phẩm phần mềm cài đặt cho XRES8 (Philips) ContextVision9 (ContextVision AB) Các giải pháp cải thiện chỉtiêu đo lường chất lượng ảnh, làm mát thông tin điểm ảnh đường biên, làm nhòe ảnh tốc độ xử lý chậm phải tính tốn hàng loạt bước lặp Các giải pháp giảm nhiễu, tăng cường biên ảnh y tế đa mức xám dựa vào mơ hình phi tuyến để xây dựng chương trình chạy PC như: median, homomorphic Wiener củaAnil K Jain, wavelet củaMallat, Xuli Zhong David L.Donoho đề xuất, tới vấn đề thách thức nhà nghiên cứu lĩnh vực xử lý ảnh Nguyên nhân giải pháp đòi hỏi độ phức tạp tính tốn cao u cầu nhớ khơng gian lớn Luận văn thực việc  Tìm hiểu trình khuếch tán ứng dụng xử lý ảnh  Tìm hiểu nhiễu đốm  Tổng quan khử nhiễu đốm  Khử nhiễu đốm ảnh y học khuếch tán Anisotropic lý thuyết thực nghiệm Đối tượng phạm vi nghiên cứu 2.1 Đối tượng - Nhiễu đốm - Khuếch tán Anisotropic 2.2 Phạm vi nghiên cứu: + Lý thuyết: - Nhiễu đốm ảnh y học - Khử nhiễu đốm khuếch tán Anisotropic + Thực nghiệm: - Cài đặt thuật toán Malab - Xây dựng thuật toán thực PDE khuếch tán phức để giảm nhiễu đốm cho ảnh y học Hướng nghiên cứu đề tài  Tìm hiểu lý thuyết xử lý ảnh dùng PDE  Xây dựng thuật toán thực PDE khuếch tán phức để giảm nhiễu đốm cho ảnh y học  Thực nghiệm 5 NỘI DUNG CHƯƠNG NHIỄU ĐỐM VÀ KHỬ NHIỄU ĐỐM 1.1 Nhiễu ảnh a) Khái niệm Ảnh coi miền đồng mức xám, tức điểm ảnh lân cận có biến đổi liên tục mức xám Như sau q trình số hố cửa sổ xét điểm ảnh có giá trị gần Thực tế quan sát có điểm ảnh có giá trị khác nhiều so với điểm ảnh xung quanh Đó nhiễu Như vậy, nhiễu ảnh số xem dịch chuyển đột ngột tín hiệu ảnh khoảng cách nhỏ [2] b) Ảnh y học Trong y học kỹ thuật xử lý hình ảnh kỹ thuật thiếu chẩn đoán, theo dõi điều trị bệnh Những kỹ thuật thường sử dụng : - Ảnh X-quang thông thường : Chụp ảnh dùng xạ tia X loại sóng điện từ bước sóng khoảng từ 0,01 đến 10 nano mét tương ứng với dãy tần số từ 30 Petahertz đến 30 Exahertz (3×1016 Hz to 3×1019 Hz) có lượng từ 120 eV đến 120 keV Tia X có hại đến sức khỏe người - Ảnh CT (Computed Tomography Scan) : Ảnh chụp cắt lớp vi tính Khi thực Máy CT chạy vịng quanh thân thể bệnh nhân, phát sóng X quang đo độ hấp thụ lượng tia X cấu trúc khác thể Sau sử dụng thơng tin khớp lại máy tính hình ảnh thể khơng gian chiều - Ảnh MRI (Magnetic resonance imaging) phương pháp thu hình ảnh quan thể sống quan sát lượng nước bên cấu trúc quan Ảnh cộng hưởng từ hạt nhân dựa tượng vật lý tượng cộng hưởng từ hạt nhân Khi so sánh ảnh CT ảnh MRI ảnh MRI cho chẩn đoán tốt thời gian tích hợp ảnh dài giá thành cao 6 Hình 1.1 Máy cộng hưởng từ ảnh cộng hưởng từ MRI - Nội soi: Đưa camera nhỏ vào thể để quay phim, chụp ảnh Trong loại hình ảnh có nhiễu sinh trình tổng hợp Nguyên nhân do: Nhiễu điện mạch điện tử, giao thoa nguồn sáng, nguồn tia chiếu ảnh Các ảnh y học có nhiễu ; nhiên ảnh siêu âm q trình tích hợp ảnh thường có nhiễu đốm loại nhiễu khó loại trừ (chi tiết phần tiếp theo) Q trình tích hợp ảnh siêu âm thường có loại: - Siêu âm thông thường : biến tử vừa tạo vừa thu sóng âm tần số cao, cặp hai biến tử, cho phát cho thu - Siêu âm dãy tổ hợp pha (phased array) thường bao gồm từ 16 đến 256 biến tử nhỏ riêng biệt, biến tử tạo xung riêng rẽ Chúng đặt theo dải, vịng trịn, có hình dạng phức tạp Cũng đầu dị thơng thường, đầu dị dãy tổ hợp pha thiết kế cho sử dụng tiếp xúc trực tiếp, kết nối với phần nêm để tạo đầu dị góc, sử dụng cho kỹ thuật nhúng với sóng âm truyền qua nước tới chi tiết kiểm tra Tần số đầu dò thường nằm dải từ MHz đến 10 MHz Hệ thống dãy tổ hợp pha bao gồm thiết bị máy tính tinh vi có khả điều khiển đầu dò đa biến tử, thu nhận số hóa xung quay trở lại biểu diễn thơng tin xung khổ tiêu chuẩn khác Không giống thiết bị dò khuyết tật siêu âm thơng thường, Hệ thống dãy tổ hợp pha quét chùm tia dải góc khúc xạ theo dọc theo đường thẳng, hội tụ độ sâu khác nhau, tăng tính linh hoạt khả thiết lập kiểm tra Không sử dụng y tế chúng dùng kiểm tra mối hàn, kiểm tra độ liên kết, phát vết nứt khai thác, … Trong hai loại siêu âm có nhiễu đốm phát sinh Các máy siêu âm 2D, 3D, 4D, 5D hãng Nhật Đức, Mỹ, Hàn Quốc, … Hitachi, Samsung Medison, GE Healthcare, Siemens, …hiện thường sử dụng thị trường Việt Nam Hình 1.2 Máy siêu âm loại đứng xách tay c) Phân loại nhiễu Trước xem xét chi tiết kỹ thuật áp dụng, cần phân biệt loại nhiễu hay xuất trình xử lý ảnh Trên thực tế tồn nhiều loại nhiễu, nhiên người ta thường xem xét loại nhiễu chính: nhiễu cộng, nhiễu nhân nhiễu xung [1] Nhiễu cộng: Nhiễu cộng thường phân bố khắp ảnh Nếu ta gọi ảnh quan sát (ảnh thu được) Xqs, ảnh gốc Xgoc nhiễu η Ảnh thu biểu diễn bởi: Xqs = Xgoc + η (1.1) Nhiễu nhân: Nhiễu nhân thường phân bố khắp ảnh Nếu ta gọi ảnh quan sát (ảnh thu được) Xqs, ảnh gốc Xgoc nhiễu η Ảnh thu biểu diễn bởi: Xqs = Xgoc × η (1.2) Nhiễu xung (Impulse noise): loại nhiễu đặc biệt sinh nhiều lý khác chẳng hạn: lỗi truyền tín hiệu, lỗi nhớ, hay lỗi định thời q trình lượng tử hóa Nhiễu thường gây đột biến số điểm ảnh Có loại: Nhiễu xung đơn cực nhiễu xung lưỡng cực Nhiễu xung lưỡng cực có hàm phân bố là:  Pa z  a  p( z )  P b z  b 0 otherwwise  (1.3) Nếu b>a, mức xám b xuất điểm sáng ảnh, a điểm tối Nếu a>b, ngược lại a=b=0 nhiễu xung đơn cực Nhiễu muối tiêu (Salt-pepper noise) - ví dụ điển hình loại nhiễu xung – cho thấy rõ tính chất “đột biến” Các điểm ảnh bị nhiễu (noise pixel) nhận giá trị cực đại cực tiểu khoảng giá trị [0, 255] Với ảnh mức xám (gray scale), điểm ảnh có giá trị cực đại (tức cường độ sáng 255) tạo đốm trắng ảnh, trông giống hạt “muối” Và ngược lại điểm ảnh có giá trị cực tiểu (tức cường độ sáng 0) tạo đốm đen, giống “tiêu” Vậy nên cịn gọi ảnh muối tiêu Thơng thường, nói ảnh nhiễu muối tiêu 30% nghĩa tỉ lệ điểm ảnh nhiễu mang gia trị cực tiểu 15% cực đại 15% Nhiễu Gaussian: Nhiễu có hàm mật độ xác suất (probability density function) theo phân bố chuẩn Bởi khả dễ ứng dụng tốn lĩnh vực không gian tần số, nhiễu Gaussian sử dụng phổ biến thực tiễn Hình 1.3 Nhiễu Gaussian Nhiễu Uniform: Được cho Digital Image Processing Gonzalez Hình 1.4 Nhiễu Uniform a) b) 10 c) d) e) f) Hình 1.5 Ví dụ loại nhiễu a) ảnh màu nguyên b) ảnh xám nguyên c) ảnh nhiễu cát hạt tiêu 0.05% d) ảnh nhiễu Gauss 0.02% e) ảnh nhiễu poisson 0.05% f) ảnh nhiễu đốm 0.05% 11 1.2 Nhiễu đốm 1.2.1 Khái niệm nhiễu đốm, đặc điểm [8],[12] Nhiễu đốm thường xuất nhiều ảnh rada (SAR-Synthesis Aperture Radar) ảnh siêu âm tác dụng mạch điện tử [16] tác dụng tượng phản xạ nhiễu xạ [3] Nhiễu đốm ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh siêu âm làm giảm quan trọng thơng tin từ hình ảnh biên, hình dạng, giá trị cường độ, v.v… Đã có nhiều nghiên cứu hình thành nhiễu đốm loại trừ nhiễu đốm Trong luận văn tác giả tập trung đến nhiễu đốm ảnh siêu âm, mơ hình, phương pháp loại trừ nhiễu đốm Tác hại nhiễu đốm so với nhiễu khác mật độ nhiễu (noise density) lớn hơn, ví dụ ảnh f) hình 1.5 Với nhiễu đốm cường độ lớn làm biên hay biến dạng hình dáng đối tượng quan sát Mơ hình hóa nhiễu đốm: mơ tả qua phương trình [12]: g(m,n)=f(m,n)*u(m,n)+ (m,n) (1.4) Trong g(m,n) ảnh bị nhiễu đốm, u(m,n) thành phần nhiễu nhân  thành phần nhiễu cộng m n phương ảnh Với ảnh bị nhiễu đốm thành phần nhiễu cộng cần loại bỏ cịn thành phần nhiễu nhân cho phép Từ có phương trình sau: g(m,n)=f(m,n)*u(m,n)+ (m,n)- (m,n) (1.5) g(m,n)=f(m,n)*u(m,n) Với hàm phân phối gama nhiễu đốm hiển thị sau: (1.6) Hình 1.6 Phân phối gama Trong a phương sai g mức xám Phân phối gamma biểu diễn  hình 1.6 Trong trường hợp nhiễu đốm có đặc điểm sau [23]  Nhiễu đốm nhiễu nhân tỷ lệ trực tiếp với mức xám cục khu ... Ứng dụng q trình kh́ch tán thực giảm nhiễu đốm ảnh y học? ?? cho luận văn tốt nghiệp Bên cạnh ưu trội, ảnh y tế số đặc điểm chưa hoàn thiện, đặc biệt ảnh siêu âm: độ phân giải thấp (trong miền... 19 KẾT LUẬN CHƯƠNG 24 iv CHƯƠNG ỨNG DỤNG QUÁ TRÌNH KHUẾCH TÁN TRONG XỬ LÝ ẢNH 26 2.1 Sự khuếch tán ảnh 26 2.2 Khuếch tán đẳng hướng - khuếch tán tuyến tính ... sử dụng dùng trình khuếch tán ảnh y học gốc thu Việc hoàn thiện phương pháp nhiều nhà nghiên cứu giới quan tâm phát triển có ý nghĩa thực tiễn ý nghĩa khoa học cao Với lý tơi chọn đề tài Ứng dụng