خوارزمية قمع الفرقة في الصورة كأداة لتحسين جودة إعادة التصوير المقطعي

دعونا نعود إلى التصوير المقطعي ، الذي نوليه اهتمامًا كبيرًا في المحركات الذكية . سنتحدث اليوم عن الخوارزمية لتقليل شدة النطاقات في الصورة. لن تتداخل النطاقات على التصوير المقطعي مع أي شخص ، لأن هذه الرموز لا يتم تقديمها للأطباء أو المستخدمين الآخرين للتصوير المقطعي ، ولكن هذه النطاقات تؤدي إلى ظهور دوائر متحدة المركز على الصور التي أعيد بناؤها (على اليسار في الشكل). الأداة الرئيسية للتحكم في الخطوط في الخوارزمية المقترحة هي تشغيل التصفية الموجهة. سنخبرك بكيفية بناء صورة رائدة لمزامنة ، وحساب المتزامنة المصححة واستخدامها في إجراء إعادة البناء المقطعي للحصول على صورة مستعادة بدون القطع الأثرية الحلقية (على اليمين في الشكل).

بدأ هذا النص بالحوار الذي نشأ بعد نشرنا الأخير على التصوير المقطعي. تم تأنيب التعليق على أن الحلقات كانت مرئية على الصورة المعاد بناؤها. في الواقع ، غالبًا ما تنشأ مثل هذه التشوهات الحلقية (التحف الحلقية) في عمليات إعادة البناء التصوير المقطعي حول مركز دوران نظام كاشف المصدر-المصدر. في هذه المقالة سنتحدث عن أسباب ظهور مثل هذه الحلقات وكيف نحاربهم.

في التركيبات المقطعية ، غالبًا ما تكون هناك نقطة بارزة بالنسبة إلى شيء يدور: إما أن الجسم المركب في الحامل على مقياس الزوايا يدور ، والمصدر والكاشف ثابتان ؛ أو يدور نظام كاشف المصدر حول نقطة محددة. هذان نهجان مختلفان جوهريًا لتنظيم إجراء جمع الإسقاطات التصوير المقطعي ؛ هناك مشاكل في كلتا الحالتين. إذن ، من أين تأتي القطع الأثرية على شكل حلقة في الصورة التي أعيد بناؤها وكيف تقلل من حدتها؟ تظهر نتيجة إعادة البناء (القسم الأفقي من جسم مسامي مع قطع أثرية على شكل دوائر متحدة المركز) في الشكل. 1.

تين. 1 نتيجة إعادة البناء بدون تطبيق إجراء كبت الحلقة [1]

في طريقة التصوير المقطعي بالأشعة السينية ، يتم استخدام مجموعة من الإسقاطات المقاسة بزوايا مختلفة لاستعادة التوزيع المكاني للمعامل أو معامل التوهين "الفعال" لإشعاع المسبار. الإسقاط المقطعي هو صورة في كل بكسل تحتوي على نتيجة قياس شدة الإشعاع بواسطة خلية كاشف واحدة. من أجل الوضوح ، سننظر في إعادة بناء كائن كامل ، ولكن جزء واحد فقط من أقسامه (انظر الشكل 1). من أجل إعادة البناء هذه ، لا نحتاج إلى استخدام الإسقاط المسجل للصورة ككل ، بل نأخذ نفس خط الكاشف من كل إسقاط زاوي (انظر الشكل 2)

تين. 2 الإسقاط المقطعي. يتم تمييز الجزء الأفقي المتضمن في بناء التزامن باللون الأحمر ، وسوف

نقوم بإنشاء صورة جديدة - التزامن ، وجمع الخطوط المقابلة لجميع الإسقاطات الزاوية (الشكل 3). يتوافق الخط الأول من الصورة المستلمة مع زاوية الإسقاط رقم واحد. أولئك. يحتوي كل عمود على قياسات للخلية نفسها المقابلة لزوايا الإسقاط المختلفة. لا يتم استدعاء تزامن لهذه الصورة بشكل عشوائي. من السهل أن نرى أنه في المنطقة الوسطى يتكون من الجيوب الأنفية.

تين. 3 قسم من التزامن تم جمعه من خطوط الإسقاطات التصوير المقطعي

في الصورة ، خاصة على الحواف اليسرى واليمنى الساطعة ، حيث لا يوجد ظل للكائن ، تكون الخطوط العمودية مرئية. وجود خطوط عمودية في synogram هو سبب ظهور دوائر متحدة المركز في الصورة المعاد بناؤها. قد يكون هناك عدة أسباب لظهور خطوط عمودية. تعد الاستجابة المختلفة لخلايا الكاشف لنفس الإشارة الواردة واحدة منها. يحاول مصنعو الكاشف تعويض هذا التأثير عندما يتم إطلاقه في السوق. يمكن تحديث ما يسمى بخريطة البكسل ، التي يتم تحديثها بشكل دوري ، عن الانحطاط الذي يحدث أثناء دورة حياة الجهاز. إن إنشائه إجراء مكلف ، لأنه يتطلب مصدرًا معايرًا. أولئك. إما أن يكون للمستخدم مصدره الخاص ، أو أن يجبر على الاتصال بالشركة ،تقديم هذا النوع من الخدمة. البديل هو استخدام خوارزميات قمع الشريط الرأسي. المصدر الثاني المحتمل لظهور العصابات على synogram هو خياطة مناطق الصورة. والحقيقة هي أن الكائن المصور لا يتناسب دائمًا تمامًا في مجال رؤية الكاشف. يتحرك الجنس البشري بلا هوادة نحو زيادة الدقة المكانية لطريقة التصوير المقطعي. أود تصوير الأشياء الكبيرة ، على سبيل المثال ، رأس إنسان (حجم عمودي لعدة عشرات من السنتيمترات) ، مع دقة النانو متر. من السهل حساب عدد وحدات البكسل التي يجب أن تحتوي عليها المصفوفة لتسجيل الإسقاط المطلوب. الآن يحاولون حل المشكلة عن طريق خياطة الأجزاء المسجلة من أجزاء الكائن معًا ، بالتقاطها بالتداخل. عند الخياطة ، تحدث قطع أثرية مماثلة. مصدر آخر للنطاقات هو عدم استقرار الحزمة نفسها ، أيتغير في كثافة الشعاع من الإسقاط إلى الإسقاط. مهما كان سبب ظهور الخطوط العمودية ، أثناء إعادة البناء ، فإنها تولد قطعًا فنية من الحلقات ، والتي تتم إزالتها عادةً عن طريق المعالجة اللاحقة للصور المعاد بناؤها. سنقاتل مع الحلقات عن طريق تصفية الخطوط العمودية.

وصف الخوارزمية والتجارب

نظرًا لأن إعادة البناء لا تتلقى النتيجة من الكاشف ، ولكن يتم تطبيعها إلى شعاع فارغ والصورة اللوغاريتمية (الشكل 4) ، فإن هذه الخوارزمية هي التي تدخل في الخوارزمية الموضحة أدناه.

تين. 4 نتيجة اللوغاريتم المعاد تسويته

إلى شعاع فارغ من التزامن في طريقة منع الخطوط العمودية ، يتم استخدام خوارزمية التصفية الموجهة (الشكل 5 [2]) كأداة رئيسية.

تين. 5 رسم تخطيطي للتصفية [2]

أساس التصفية الموجهة هو وجود صور رئيسية وعبيد. نريد أن نبني صورة رائدة تظهر عليها الجيوب الأنفية بشكل جيد ، وستضعف شدة الخطوط العمودية. الخطوة الأولى هي حساب المشتق في الاتجاه الأفقي (الشكل 6) ، أي في الاتجاه العمودي على اتجاه الخطوط.

تين. 6 مشتق أفقي للمزامنة قبلية

في المقطع الموسع من الصورة (الشكل 7) ، يظهر التشويش الناتج عن عدم استقرار الحزمة أثناء القياس على شكل انقطاعات في النطاقات الرأسية.

تين. 7 القسم الموسع من الصورة. 6

لكل عمود ، نقوم بإجراء عملية الالتفاف أحادية البعد لتقليل مساهمة عنصر الضوضاء عالية التردد (الشكل 8).

تين. 8 نتيجة الالتفاف

يظهر قسم مكبّر في الشكل. 9.

تين. 9 قسم موسع من الصورة

ومع ذلك ، ما زلنا في طريقنا لبناء الصورة الرائدة. نطبق خط عملية الجمع التراكمي سطرا على الصورة المعروضة في الشكل. 8. قادتنا النتيجة إلى الخروج من حيز المشتقات ، مع الحفاظ على الاعتماد المنخفض التردد (الشكل 10).

تين. 10 نتيجة التطبيق

خطوة بخطوة لعملية الجمع التراكمي اطرح النتيجة من التزامن اللوغاريتمي ، واستكمال عملية بناء الصورة الرائدة (الشكل 11). يبقى لنا إجراء عملية التصفية (الشكل 5).

تين. 11 صورة رائدة

تظهر نتيجة العملية مع النافذة (9.1) و E = 0.00001 في الشكل. 12.

تين. 12 نتيجة عملية تصفية تمت

تين. 13 الفرق بين صورة الإدخال ونتائج التصفية

. يوضح الشكل 14 نتائج إعادة التصوير المقطعي باستخدام إسقاطات غير مصفاة (يسار) ومفلترة (يمين).

تين. 13 نتائج إعادة التصوير المقطعي

استنتاج

وصفنا خوارزمية القمع على متزامنة العصابات الرأسية ، التي يؤدي وجودها إلى ظهور دوائر متحدة المركز في الصور المعاد بناؤها. كل من عليه العمل مع الصور المقطعية يعرف عن هذا الألم. يساعد تحليل ديناميكيات شدة الدوائر في الصورة التي أعيد بناؤها على اختيار القيم المثلى لمعلمات الخوارزمية. في الختام ، نود أن نلاحظ أن الخوارزمية ستكون مفيدة لكل من يعاني من وجود خطوط على الصور. لا يلعب اتجاه الحزم دورًا حاسمًا ، لأنه يكفي لتدوير الصورة وتطبيق الخوارزمية الخاصة بنا للحصول على صورة بدرجة أقل بكثير من التعبير عن الحزم. شكرا للانتباه.

قائمة المصادر المستخدمة

1. .. , .. , .. . . // . 2019, .19, . 2, . 1-9.
2. kaiminghe.com/eccv10/eccv10ppt.pdf