TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP PHÂN ĐOẠN ẢNH TRONG Y HỌC

Những năm gần đây việc xử lý ảnh số ngày càng đƣợc nhiều ngƣời quan tâm, một phần là do sự phát triển nhanh chóng của các thiết bị đồ họa cũng nhƣ dung lƣợng của các thiết bị lƣu trữ ngày càng tăng nhanh. Đó cũng chính là những nhân tố tích cực thúc đẩy nghiên cứu các ứng dụng thực tế từ công nghệ xử lý ảnh. Trong xã hội loài ngƣời, ngôn ngữ là một phƣơng tiện trao đổi thông tin phổ biến trong quá trình giao tiếp. Bên cạnh ngôn ngữ, hình ảnh cũng là một cách trao đổi thông tin mang tính chính xác, biểu cảm khá cao và đặc biệt không bị cảm giác chủ quan của đối tƣợng giao tiếp chi phối. Thông tin trên hình ảnh rất phong phú, đa dạng và có thể xử lý bằng máy tính. Chính vì vậy, trong những năm gần đây sự kết hợp giữa ảnh và đồ hoạ đã trở nên rất chặt chẽ trong lĩnh vức xử lý thông tin.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG o0o ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ngành công nghệ thông tin HẢI PHÒNG - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG o0o TÌM HIỂU PHƢƠNG PHÁP PHÂN ĐOẠN ẢNH Y HỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Công nghệ Thông tin HẢI PHÒNG - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG o0o TÌM HIỂU PHƢƠNG PHÁP PHÂN ĐOẠN ẢNH Y HỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Công nghệ Thông tin Sinh viên thực hiện: Ngô Huy Chƣơng Giáo viên hƣớng dẫn: PGS. TS. Ngô Quốc Tạo Mã số sinh viên: 121412 HẢI PHÒNG - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG Độc lập – Tự do – Hạnh phúc o0o NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Sinh viên: Ngô Huy Chƣơng Mã số sinh viên: 121412 Lớp: CT1201 Ngành: Công nghệ Thông tin Tên đề tài: Tìm hiểu phƣơng pháp phân đoạn ảnh y học NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI 1. Nội dung và các yêu cầu cần giải quyết trong nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp a. Nội dung: Tổng quan về xử lý ảnh và ảnh Y học. Mục đích giới thiệu các giai đoạn cơ bản trong xử lý ảnh. Chẩn đoán Y học Một số kỹ thuật phân đoạn ảnh Y học. Xây dựng chƣơng trình thử nghiệm. b.Các yêu cầu cần giải quyết 2. Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính toán 3. Địa điểm thực tập CÁN BỘ HƢỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Ngƣời hƣớng dẫn thứ nhất: Họ và tên: Ngô Quốc Tạo Học hàm, học vị: Phó giáo sƣ, Tiến sĩ Cơ quan công tác: Viện Công nghệ thông tin, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Nội dung hƣớng dẫn: Phân đoạn ảnh dựa trên phƣơng pháp phát hiện biên Ngƣời hƣớng dẫn thứ hai: Họ và tên: Học hàm, học vị: Cơ quan công tác: Nội dung hƣớng dẫn: Đề tài tốt nghiệp đƣợc giao ngày 27 tháng 08 năm 2012 Yêu cầu phải hoàn thành trƣớc ngày 30 tháng 11 năm 2012 Đã nhận nhiệm vụ: Đ.T.T.N Đã nhận nhiệm vụ: Đ.T.T.N Sinh viên Cán bộ hƣớng dẫn Đ.T.T.N Hải phòng, ngày…….tháng…….năm 2012 HIỆU TRƢỞNG GS.TS.NGƢT Trần Hữu Nghị PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN 1. Tinh thần thái độ của sinh viên trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp: …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… 2. Đánh giá chất lƣợng của đề tài tốt nghiệp (so với nội dung yêu cầu đã đề ra trong nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp) …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… 3. Cho điểm của cán bộ hƣớng dẫn: (Điểm ghi bằng số và chữ) …………………………………………………………………………………… Ngày……tháng……năm 2012 Cán bộ hƣớng dẫn chính (Ký, ghi rõ họ tên) PHẦN NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ CHẤM PHẢN BIỆN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP 1. Đánh giá chất lƣợng đề tài tốt nghiệp (về các mặt nhƣ cơ sở lý luận, thuyết minh chƣơng trình, giá trị thực tế,…) …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… 2. Cho điểm của cán bộ phản biện (Điểm ghi bằng số và chữ) …………………………………………………………………………………… Ngày…….tháng…….năm 2012 Cán bộ chấm phản biện (Ký, ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án này, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Ngô Quốc Tạo, đã tận tình hƣớng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp. Em cũng xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô trong khoa Công Nghệ Thông Tin trƣờng Đại Học Dân Lập Hải Phòng đã tận tình truyền đạt kiến thức trong suốt những năm em học tập tại trƣờng .Với vốn kiến thức đƣợc tiếp thu trong quá trình học không chỉ là nền tảng cho quá trình nghiên cứu đồ án mà còn là hành trang quí báu để em bƣớc vào đời một cách vững chắc và tự tin. Em cũng thầm biết ơn sự ủng hộ của gia đình, bạn bè – những ngƣời thân yêu luôn là chỗ dựa vững chắc cho em. Cuối cùng, em xin kính chúc quý Thầy, Cô và gia đình dồi dào sức khỏe và thành công trong sự nghiệp cao quý. Hải Phòng , ngày 21 tháng 11 năm 2012 Sinh viên thực hiện Ngô Huy Chƣơng 1 MỤC LỤC CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ XỬ LÝ ẢNH, ẢNH Y HỌC VÀ CHẨN ĐOÁN Y HỌC 8 I. TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH 9 1. Giới thiệu về xử lý ảnh 9 2. Quá trình xử lý ảnh. 9 3. Một số khái niệm cơ bản. 11 3.1. Điểm ảnh - PixeL 11 3.2. Mức xám - Gray level 11 3.3. Biên. 12 3.4.Láng giềng. 12 3.5. Vùng liên thông. 12 3.6. Biểu diễn ảnh. 12 3.7. Tăng cƣờng và khôi phục ảnh. 12 3.8. Biến đổi ảnh. 13 3.9. Phân tích ảnh. 13 3.10. Nhận dạng ảnh. 13 3.11. Nén ảnh. 13 4. Các định dạng cơ bản trong xử lý ảnh 13 II. ẢNH Y HỌC 14 1. Giới thiệu. 14 1.1. Chẩn đoán dựa trên hình ảnh. 14 1.2. Một số các chuẩn hình ảnh ứng dụng trong y tế. 15 1.3. Trợ giúp chẩn đoán, điều trị và đào tạo chỉnh hình từ xa cho tuyến trƣớc. 16 2. Chuẩn PACS. 16 2.1. Giới thiệu chung. 16 2.2. Kĩ thuật Web. 18 3. Chuẩn DICOM 19 3.1. DICOM 19 3.2. Chuẩn DICOM 19 3.2.1. Giới thiệu chung 19 3.2.2. Chuẩn DICOM 20 III. CHẨN ĐOÁN Y HỌC. 24 1. Một số kiến thức cơ bản. 24 [...]... đ y là mục đích chính của bài toán phân đoạn ảnh Nếu phân đoạn ảnh không tốt sẽ dẫn đến sai lầm trong quá trình nhận dạng ảnh, bởi v y công đoạn phân đoạn ảnh là quá trình then chốt trong quá trình xử lý ảnh nói chung Chính vì những lý do trên mà em mong muốn tìm hiểu, đánh giá các phƣơng pháp đã có để đi tìm lời giải cho bài toán đã nêu trên chính là nội dung của đề tài Tìm hiểu phƣơng pháp phân đoạn. .. phân đoạn ảnh trong Y học mà em nghiên cứu Trên cơ sở các nghiên cứu đó, em thử nghiệm một phƣơng pháp cụ thể để x y dựng một chƣơng trình phân đoạn ảnh Ngoài phần mở đầu và kết luận, đồ án đƣợc chia làm 3 chƣơng, cụ thể nội dung các chƣơng nhƣ sau: 8 - Chƣơng I: Giới thiệu về xử lý ảnh, ảnh Y học và chẩn đoán Y học - Chƣơng II: Một số kỹ thuật phân đoạn ảnh Y học ứng dụng trong phân đoạn ảnh - Chƣơng... chính xác 33 3.1: Độ nh y (sensitivity) 33 3.2: Độ đặc trƣng(specificity) 33 3.3: Tỉ lệ vùng bệnh đƣợc phân lớp đúng 34 3 4 Tỉ tệ vùng bình thƣờng đƣợc phân lớp đúng 34 CHƢƠNG II: MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP PHÂN ĐOẠN ẢNH Y HỌC 34 I.TỔNG QUAN VỀ PHÂN ĐOẠN ẢNH 34 II.MỘT SỐ PHƢỚNG PHÁP PHÂN ĐOẠN ẢNH Y HỌC 35 1 Phân đoạn giựa vào ngƣỡng biên độ ... các ảnh chụp từ không trung (chƣơng trình đo đạc từ m y bay, vệ tinh và từ các ảnh vũ trụ) hoặc xử lý các ảnh trong Y học (ảnh siêu âm, ảnh chụp Cắt lát, vv )- Một ứng dụng khác của biến đổi ảnh đó là mã hóa ảnh, trong đó các ảnh đƣợc xử lý để lƣu trữ hoặc truyền đi Đặc biệt đối với ảnh Y học thƣờng chụp các bộ phận bên trong cơ thể ngƣời bằng các thiết bị chuyên dụng nhƣ m y X-Quang chụp hộp sọ, m y. .. VỀ XỬ LÝ ẢNH, ẢNH Y HỌC VÀ CHẨN ĐOÁN Y HỌC Xử lý ảnh ng y nay đã trở thành một ngành khoa học lớn và có mặt trong nhiều lĩnh vực của cuộc sổng Điều n y hoàn toàn có thể lý giải đƣợc từ một định nghĩa đơn giản về ngành khoa học n y: Xử lỷ ảnh là ngành khoa học nghiên cứu các quá trình xử lý thông tin dạng hình ảnh, mà hình ảnh là một trong những dạng thông tin phong phú nhất đối vời chủng ta Trong quá... sinh học nhƣ: ngực , thần kinh hoặc thuộc khoa nhi Với phƣơng thức Query/Retrieval thì thích hợp nhất cho các chuyên gia X-quang trong khâu giao tiếp với m y l y ảnh (Modalities) Các m y ảnh đƣợc chia theo nhóm dựa trên chức năng của m y nhƣ : CT , MR hoặc X-ray Trong từng lĩnh vực chuyên môn mà các m y l y ảnh sẽ sinh ra những hình ảnh tƣơng tự nhau tại cùng một điểm đều n y sẽ g y khó khăn cho m y. .. thì truyền ảnh với các độ phân giải cao hơn, nhƣng tốc độ truyền trên mạng sẽ chậm đi nhiều Các ảnh truyền thƣờng là các ảnh về X quang, ảnh siêu âm, ảnh nội soi, ảnh CT Scanner Việc truyền ảnh n y giúp cho hỗ trợ chẩn đoán từ xa, cho các th y thuổc, học viên, sinh viên học tập và nghiên cứu 16 1.3 Trợ giúp chẩn đoán, điều trị và đào tạo chỉnh hình từ xa cho tuyến trƣớc Hình ảnh X-Quang, hình ảnh lâm... biệt là m y tính chuyên dụng riêng cho nó Các phƣơng pháp xử lý ảnh bắt đầu từ các ứng dụng chính: nâng cao chất lƣợng ảnh, phân đoạn ảnh và phân tích ảnh Ứng dụng đầu tiên đƣợc biết đến là nâng cao chất lƣợng ảnh báo đƣợc truyền qua cáp từ Luân Đôn đến New York từ những năm 1920 Vấn đề nâng cao chất lƣợng ảnh có liên quan tới phân bố mức sáng và độ phân giải của ảnh Việc nâng gao chất lƣợng ảnh đƣợc... nhiều các m y l y ảnh (nhƣ m y chụp X- quang, chụp cắt lớp ), trao đổi giao tiếp hình ảnh giữa chúng với nhau (thƣờng là sử dụng dịch vụ DICOM), xem xét ảnh, hiển thị ảnh động, xử lí ảnh và quản lí luồng công việc của bệnh nhân và những thông tin có liên quan Trong PACS điểu trị bệnh, ảnh đƣợc thu thập từ các m y l y ảnh dùng trong y khoa (modality) rồi gửi tới m y chủ PACS thông qua DICOM gateway sau đó... các chuyên gia về ngành X-quang l y thông tin lịch làm việc từ RIS (Radiology Informatìon System) hoặc PACS sau đó truy vấn và tìm kiếm ảnh từ m y chủ PACS hoặc cơ sở dữ liệu ảnh để hiển thị trên m y trạm của họ Cách phân bố ảnh theo phƣơng thức Store-Forward đƣợc sử dụng thƣờng hơn phƣơng thức Query/Retrieval trong lĩnh vực ngành X-quang về bộ phận sinh học Trong chuyên môn về bộ phận sinh học đƣợc . NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Sinh viên: Ngô Huy Chƣơng Mã số sinh viên: 121412 Lớp: CT1201 Ngành: Công nghệ Thông tin Tên đề tài: Tìm hiểu phƣơng pháp phân đoạn ảnh y học NHIỆM. dẫn: Đề tài tốt nghiệp đƣợc giao ngày 27 tháng 08 năm 2012 Yêu cầu phải hoàn thành trƣớc ngày 30 tháng 11 năm 2012 Đã nhận nhiệm vụ: Đ.T.T.N Đã nhận nhiệm vụ: Đ.T.T.N Sinh viên Cán bộ