Thực hiện lọc nhiễu đốm cho ảnh siêu âm y tế dùng fpga
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT TP.HCM Báo cáo chuyên đề 2: THỰC HIỆN LỌC NHIỄU ĐỐM CHO ẢNH SIÊU ÂM Y TẾ DÙNG FPGA GVHD: TS Lê Chí Thông Tên đề tài: thực lọc nhiễu đốm cho ảnh siêu âm y tế dùng FPGA Yêu cầu đề tài: loại bỏ nhiễu đốm ảnh siêu âm nhằm giúp cho chẩn đoán bác sĩ xác Giới hạn: lọc nhiễu dùng matlab, giao tiếp VGA hiển thị kết lên hình(dữ liệu chứa ROM, SRAM) MỤC LỤC Tổng quan lý thuyết Kết Kết luận hướng phát triển đề tài TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT CÁC LOẠI NHIỄU VÀ NHIỄU TRONG ẢNH SIÊU ÂM Nhiễu cộng : Xn = Xg + ŋ Nhiễu nhân : Xn = Xg ŋ Nhiễu xung : phân bố vài điểm ảnh Trong : ảnh siêu âm y tế gặp hạn chế kết bị nhiễu đốm CÁC PHƯƠNG PHÁP LỌC NHIỄU TRONG ẢNH SIÊU ÂM Có nhiều phương pháp lọc Song nhiễu đốm dùng hai lọc mang lại hiệu là: - Median - Modify Hybrid Median THUẬT TOÁN BỘ LỌC MEDIAN B1: Lấy phần tử cửa sổ mảng chiều (L phần tử) B2: Tìm Min chuỗi lấy Max: gọi m1 giá trị B3: Tìm Max chuỗi lấy Min: gọi m2 giá trị tìm B4: Gán giá trị điểm xét trung bình cộng m1 m2 → Giá trị lọc gọi trung vị - tính theo trung bình cộng: Max Min Min Max THUẬT TOÁN BỘ LỌC MODIFY HYBRID MEDIAN B1: Tìm median MR pixels R pixel trung tâm C B2: Tìm maximum MXD pixels D pixel trung tâm C B3: Pixel cuối sau xử lý : M = median { MR, MXD, C} KẾT QUẢ SO SÁNH HAI BỘ LỌC Bộ lọc Median Modify hybrid median SRN RSRN RMSE 17.201 29.417 25.838 37.704 12.195 EPF SSI QI 0.2728 0.8185 0.9249 6.1556 0.9279 1.0000 0.9983 Chúng ta so sánh hai lọc với tiêu chuẩn trên, nhằm chọn lọc hiệu cho lọc nhiễu đốm ảnh siêu âm y tế MATLAB VÀ KHÁI NIỆM ẢNH TRONG MAT LAB - Kiểu liệu: Kiểu Single, kiểu Double (phổ biến nhất), kiểu int8, uint8, int16, … - Ứng dụng: Matlab ứng dụng : xử lý tín hiệu số, xử lý ảnh, … - Các dạng ảnh: Binary Image, Indexed Image, Grayscale Image, Truecolor Image 10 Tạo tín hiệu để đồng data với VGA Chip, thông qua h_count, v_count VGA_Ctr cung cấp h_count, v_count nhận giá trị RGB điểm ảnh tương ứng 35 Nhận giá trị h_count, v_count từ VGA_Ctr Tính toán để chọn lấy liệu từ RAM hay SRAM Tính toán giá trị địa Đưa liệu RGB cho VGA_Ctr 36 KẾT QUẢ 37 KẾT QUẢ KHI LỌC NHIỄU ĐỐM DÙNG MATLAB Dùng lọc Median cho kết ảnh mịn, nhiễu đốm gần biến mất, độ nét ảnh không ảnh gốc Với lọc Modify hybrid median cho kết không mịn độ sác nét gần giống với ảnh gốc 38 KẾT QUẢ KHI LỌC NHIỄU MUỐI TIÊU DÙNG MATLAB Dùng lọc Median cho kết ảnh mịn, nhiễu gần biến Với lọc Modify hybrid median cho kết nhiễu nhiều 39 SO SÁNH KẾT QUẢ KHI LỌC NHIỄU MUỐI TIÊU VÀ NHIỄU ĐỐM Từ kết thu ta thấy với nhiễu đốm nên dùng lọc Modify hybrid median hiệu 40 GIAO TIẾP VGA CHIP VÀ HIỂN THỊ ẢNH TRÊN MÀN HÌNH (Dữ liệu lưu ROM) 41 GIAO TIẾP VGA CHIP VÀ HIỂN THỊ ẢNH TRÊN MÀN HÌNH (Dữ liệu lưu SRAM) 42 43 44 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 45 KẾT LUẬN - Các loại nhiễu thường gặp: nhiễu cộng, nhiễu nhân nhiễu xung Đặc biệt ảnh siêu âm thường xuất nhiễu đốm ( dạng nhiễu cộng, nhiễu xuất khắp mặt ảnh) - Để lọc nhiễu đốm ta thường dùng hai lọc median modify hybrid median - Dùng Matlab mô so sánh hai loại nhiễu với lọc để chọn lọc tối ưu cho lọc nhiễu đốm Nhiễu đốm dùng lọc modify hybrid median hiệu 46 KẾT LUẬN Ngoài để lọc nhiễu đốm cho ảnh siêu âm y tế dùng FPGA chuyên đề tiến hành nghiên cứu công nghệ FPGA, tính kit DE2 Thực giao tiếp với VGA chip hiển thị ảnh lên mà hình (dữ liệu chứa ROM) Thực giao tiếp với VGA chip hiển thị ảnh lên mà hình (dữ liệu chứa SRAM) 47 HƯỚNG PHÁT TRIỂN - Thực giao tiếp RAM kit DE2 - Thực lọc nhiễu đốm cho ảnh siêu âm y tế dùng FPGA 48 Cảm ơn lắng nghe quý Thầy, Cô bạn ! Trân trọng kính chào 49 [...]... có độ phân giải 24 bits 14 CÔNG NGHỆ FPGA FPGA được cấu tạo từ 3 thành phần: - Khối logic - Mạng kết nối trong có thể lập trình - Khối I/O 15 CÔNG NGHỆ FPGA Thiết kế mạch ở mức cổng logic hoặc mức thanh ghi, FPGA là thiết bị có khả năng tái cấu hình được ứng dụng rộng rãi cho việc thiết kế các IC chuyên dụng Công nghệ FPGA cho phép thiết kế IC mà không cần d y chuyền công nghệ chế tạo IC từ những tấm...BINARY IMAGE (ẢNH NHỊ PHÂN) 11 INDEXED IMAGE Gồm một mảng và một ma trận màu 12 GRAYSCALE IMAGE Grayscale Image: Là một ma trận số, mà giá trị của nó đại diện cho độ sáng của các pixel ảnh, dữ liệu được lưu ở double, uint8, or uint16 13 TRUECOLOR IMAGE + Truecolor Image: Là ma trận ảnh dạng m x n x3 (R,G,B) Giá trị của pixel trong mỗi ma trận được mặc định 8 bits - ảnh RGB sẽ có độ phân... Blaster để nạp code cho kit DE2, cổng VGA để truyền ảnh lên màn hình 17 SƠ ĐỒ KIT DE 2 Các tính năng được cung cấp sẵn trên kit DE2: 18 GIAO TIẾP VGA CHIP VÀ HIỂN THỊ ẢNH TRÊN MÀN HÌNH (Dữ liệu lưu ở ROM) 19 Giải Thuật khối VGA_DRV (Dạng sóng) 20 DẠNG SÓNG TÍN HIỆU QUÉT NGANG H_FRONT H_SYNC H_BACK H_ACT H_BLANK H_TOTAL = 16; = 96; = 48; = 640; = H_FRONT+H_SYNC+H_BACK; = H_FRONT+H_SYNC+H_BACK+H_ACT; 21... dữ liệu Lưu đồ giải thuật đọc GIAO TIẾP VGA CHIP VÀ HIỂN THỊ ẢNH TRÊN MÀN HÌNH (Dữ liệu lưu ở SRAM) 25 1 2 3 Giải thuật mạch lọc Sơ đồ thiết kế phần cứng Kết quả thực hiện 26 27 28 29 30 Tính địa chỉ của các điểm ảnh cần xử lý và 8 điểm ảnh xung quanh.(1) Đưa địa chỉ cho Khối “RAM” Nhận dữ liệu từ khối RAM store vào tập thanh ghi dịch Sau khi đã store đủ các giá trị sẽ thông báo tín hiệu... Display Select sẽ được set lên 1 Khi Display Select = 1, Khối VGA_Ctr và Dispay_Ctr sẽ chiếm bus data để giao tiếp với RAM và SRAM, hiển thị hình ảnh lên VGA 34 Tạo các tín hiệu để đồng bộ data với VGA Chip, thông qua h_count, v_count VGA_Ctr sẽ cung cấp h_count, v_count và nhận được giá trị RGB của điểm ảnh tương ứng 35 Nhận giá trị h_count, v_count từ VGA_Ctr Tính toán để chọn l y dữ liệu... báo “Feedback” về cho PixelCount 31 Tính toán giá trị điểm ảnh mới sau xử lý bằng cách nhân data với bộ thông số của mạch lọc Ghi dữ liệu vào SRAM vào địa chỉ cần ghi 32 Vì dữ liệu sau Filter là 8bit SRAM dữ liệu 16 bit Khối Data_Collector được dùng để kết hợp 2 dữ liệu Filter (8bit) liên tiếp thành dữ liệu 16 bit Khi có được dữ liệu 16 bit sẽ ghi vào SRAM 33 Đ y chỉ là một tín hiệu... = (b – ( V_count – y) )*a + (H_count – x) Ví Dụ: VGA_addr = (192 - (v_count - 100))*192 + (h_count- 100) (100; 100) (100; 292) (292; 100) (292; 292) Khung ảnh (cửa sổ) hiển thị GIAO TIẾP VỚI ROM: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT ĐỌC ROM ROM được chứa sẵn trong FPGA và được tạo thành từ MegaWizard Plug In Manager Đọc ROM Đưa địa chỉ Đọc dữ liệu Lưu đồ giải thuật đọc GIAO TIẾP VGA CHIP VÀ HIỂN THỊ ẢNH TRÊN MÀN HÌNH (Dữ... VGA_Ctr sẽ cung cấp h_count, v_count và nhận được giá trị RGB của điểm ảnh tương ứng 35 Nhận giá trị h_count, v_count từ VGA_Ctr Tính toán để chọn l y dữ liệu từ RAM hay SRAM Tính toán giá trị địa chỉ Đưa dữ liệu RGB cho VGA_Ctr 36 ...Tên đề tài: thực lọc nhiễu đốm cho ảnh siêu âm y tế dùng FPGA Y u cầu đề tài: loại bỏ nhiễu đốm ảnh siêu âm nhằm giúp cho chẩn đoán bác sĩ xác Giới hạn: lọc nhiễu dùng matlab, giao tiếp... modify hybrid median - Dùng Matlab mô so sánh hai loại nhiễu với lọc để chọn lọc tối ưu cho lọc nhiễu đốm Nhiễu đốm dùng lọc modify hybrid median hiệu 46 KẾT LUẬN Ngoài để lọc nhiễu đốm cho ảnh siêu. .. Trong : ảnh siêu âm y tế gặp hạn chế kết bị nhiễu đốm CÁC PHƯƠNG PHÁP LỌC NHIỄU TRONG ẢNH SIÊU ÂM Có nhiều phương pháp lọc Song nhiễu đốm dùng hai lọc mang lại hiệu là: - Median - Modify Hybrid