टोमोग्राफिक पुनर्निर्माण की गुणवत्ता में सुधार के लिए एक उपकरण के रूप में छवि में बैंड दमन एल्गोरिथ्म

आइए हम टोमोग्राफी पर लौटते हैं, जिसे हम स्मार्ट इंजन पर बहुत ध्यान देते हैं । आज हम छवि में बैंड की गंभीरता को कम करने के लिए एल्गोरिथ्म के बारे में बात करेंगे। टोमोग्राफिक सिनोग्राम पर बैंड किसी के साथ हस्तक्षेप नहीं करेगा, क्योंकि सिनोग्राम को डॉक्टरों या टोमोग्राफ के अन्य उपयोगकर्ताओं के लिए प्रस्तुत नहीं किया जाता है, लेकिन ये बैंड पुनर्निर्माण छवियों (आकृति में बाईं ओर) पर संकेंद्रित हलकों की उपस्थिति का कारण बनते हैं। प्रस्तावित एल्गोरिदम में धारियों को नियंत्रित करने के लिए मुख्य साधन निर्देशित फ़िल्टरिंग का संचालन है। हम आपको बताएंगे कि एक सिनोग्राम के लिए एक प्रमुख छवि कैसे बनाई जाए, सही सिनोग्राम की गणना करें और इसे रिंगोग्राफ कलाकृतियों (आकृति में दाईं ओर) के बिना एक बहाल छवि प्राप्त करने के लिए टोमोग्राफिक पुनर्निर्माण प्रक्रिया में उपयोग करें।

यह पाठ संवाद द्वारा शुरू किया गया है जो टोमोग्राफी पर हमारे अंतिम प्रकाशन के बाद उत्पन्न हुआ था । टिप्पणी को दोहराया गया था कि पुनर्निर्मित छवि पर छल्ले दिखाई दे रहे थे। दरअसल, ऐसी रिंग विकृतियां (रिंग आर्टिकल्स) अक्सर स्रोत-ऑब्जेक्ट-डिटेक्टर सिस्टम के रोटेशन के केंद्र के आसपास टोमोग्राफिक पुनर्निर्माण में उत्पन्न होती हैं। इस लेख में हम इस तरह के छल्ले की उपस्थिति के कारणों के बारे में बात करेंगे और हम उनके साथ कैसे लड़ेंगे।

टोमोग्राफिक प्रतिष्ठानों में, अक्सर एक हाइलाइट किया गया बिंदु होता है, जिसके सापेक्ष कुछ घूमता है: या तो गोनियोमीटर घुमाव पर धारक में घुड़सवार वस्तु, और स्रोत और डिटेक्टर स्थिर होते हैं; या एक स्रोत-डिटेक्टर प्रणाली एक चयनित बिंदु के आसपास घूमती है। टोमोग्राफिक अनुमानों को इकट्ठा करने की प्रक्रिया को व्यवस्थित करने के लिए ये दो अलग-अलग दृष्टिकोण हैं, दोनों मामलों में समस्याएं हैं। तो फिर से बनाई गई छवि में रिंग-प्रकार की कलाकृतियां कहाँ से आती हैं और उनकी गंभीरता को कैसे कम किया जाए? पुनर्निर्माण का परिणाम (संकेंद्रित हलकों के रूप में कलाकृतियों के साथ एक झरझरा वस्तु का क्षैतिज खंड) अंजीर में दिखाया गया है। 1।

अंजीर। 1 रिंग दमन प्रक्रिया के उपयोग के बिना पुनर्निर्माण का परिणाम [1]

एक्स-रे टोमोग्राफी विधि में, अलग-अलग कोणों पर मापा गया अनुमानों का एक सेट गुणांक या "प्रभावी" क्षीणन जांच विकिरण के गुणांक के स्थानिक वितरण को बहाल करने के लिए उपयोग किया जाता है। एक टोमोग्राफिक प्रोजेक्शन प्रत्येक पिक्सेल में एक छवि है, जिसमें एक डिटेक्टर सेल द्वारा विकिरण की तीव्रता को मापने का परिणाम होता है। स्पष्टता के लिए, हम एक संपूर्ण वस्तु के पुनर्निर्माण पर विचार नहीं करेंगे, लेकिन इसके केवल एक खंड (चित्र 1 देखें)। इस तरह के पुनर्निर्माण के लिए, हमें संपूर्ण रूप में छवि के पंजीकृत प्रक्षेपण का उपयोग करने की आवश्यकता नहीं है, बल्कि प्रत्येक कोणीय प्रक्षेपण से डिटेक्टर की एक ही पंक्ति ले सकते हैं (चित्र 2 देखें)।

अंजीर। 2 टोमोग्राफिक प्रोजेक्शन। सिनोग्राम के निर्माण में भाग लेने वाले क्षैतिज खंड को लाल रंग में हाइलाइट किया गया है।

हम एक नई छवि का निर्माण करेंगे - सिनोग्राम, सभी कोणीय अनुमानों की समान पंक्तियों को इकट्ठा करते हुए (चित्र 3)। प्राप्त छवि की i-th रेखा i-th प्रक्षेपण कोण से मेल खाती है। उन। प्रत्येक कॉलम में अलग-अलग प्रोजेक्शन कोण के अनुरूप एक ही सेल का माप होता है। इस तरह की छवि का एक सिग्नोग्राम यादृच्छिक रूप से नहीं कहा जाता है। यह देखना आसान है कि मध्य क्षेत्र में यह साइनसोइड्स से युक्त है।

अंजीर। 3 टोमोग्राफिक अनुमानों की तर्ज से एकत्र किए गए एक सिनोग्राम की धारा

छवि में, विशेष रूप से उज्ज्वल बाएं और दाएं किनारों पर, जहां ऑब्जेक्ट की कोई छाया नहीं है, ऊर्ध्वाधर धारियां दिखाई देती हैं। सिंटोग्राम में ऊर्ध्वाधर धारियों की उपस्थिति पुनर्निर्मित छवि में संकेंद्रित हलकों की उपस्थिति का कारण है। ऊर्ध्वाधर धारियों की उपस्थिति के कई कारण हो सकते हैं। एक ही आने वाले सिग्नल के लिए डिटेक्टर कोशिकाओं की अलग-अलग प्रतिक्रिया उनमें से एक है। डिटेक्टर निर्माता बाजार पर डिटेक्टर लॉन्च होने पर इस प्रभाव की भरपाई करने की कोशिश कर रहे हैं। समय-समय पर अद्यतन किया जाता है, तथाकथित पिक्सेल नक्शा डिवाइस के जीवन चक्र के दौरान होने वाली गिरावट की भरपाई कर सकता है। इसका निर्माण एक महंगी प्रक्रिया है, क्योंकि इसके लिए कैलिब्रेटेड स्रोत की आवश्यकता होती है। उन। या तो उपयोगकर्ता के पास अपना ऐसा स्रोत होना चाहिए, या कंपनी से संपर्क करने के लिए मजबूर होना चाहिए,इस तरह की सेवा प्रदान करना। एक विकल्प ऊर्ध्वाधर पट्टी दमन एल्गोरिदम का उपयोग करना है। सिनोग्राम पर बैंड की उपस्थिति का दूसरा संभावित स्रोत छवि क्षेत्रों की सिलाई है। तथ्य यह है कि imaged ऑब्जेक्ट हमेशा डिटेक्टर के दृष्टिकोण के क्षेत्र में पूरी तरह से फिट नहीं होता है। मैनकाइंड अनायास ही टोमोग्राफी पद्धति के स्थानिक संकल्प को बढ़ाने की ओर बढ़ रहा है। मैं बड़ी वस्तुओं को टॉगल करना चाहूंगा, उदाहरण के लिए, एक मानव सिर (सेंटीमीटर के कई दसियों का एक ऊर्ध्वाधर आकार), एक नैनोमीटर संकल्प के साथ। वांछित प्रक्षेपण को पंजीकृत करने के लिए एक मैट्रिक्स में कितने पिक्सल होने की गणना करना आसान है। अब वे ओवरलैप के साथ शूट किए गए ऑब्जेक्ट के भागों के पंजीकृत वर्गों को एक साथ सिलाई करके समस्या को हल करने की कोशिश कर रहे हैं। सिलाई करते समय, समान कलाकृतियां होती हैं। बैंड का एक अन्य स्रोत बीम की अस्थिरता है, अर्थात्।प्रक्षेपण से प्रक्षेपण तक बीम की तीव्रता में परिवर्तन। जो कुछ भी ऊर्ध्वाधर पट्टियों की उपस्थिति का कारण बनता है, पुनर्निर्माण के दौरान वे अंगूठी कलाकृतियों को उत्पन्न करते हैं, जिन्हें आमतौर पर पुनर्निर्मित छवियों के बाद के प्रसंस्करण द्वारा हटा दिया जाता है। हम ऊर्ध्वाधर धारियों को छानकर छल्ले से लड़ेंगे।

एल्गोरिथ्म और प्रयोगों का विवरण

चूंकि पुनर्निर्माण डिटेक्टर से परिणाम प्राप्त नहीं करता है, लेकिन एक खाली बीम और लॉगरिथम छवि (सामान्य छवि 4) के लिए सामान्यीकृत है, यह यह एल्गोरिथ्म है जो नीचे वर्णित एल्गोरिथ्म में इनपुट है।

अंजीर। 4 एक सिगोग्राम के एक खाली बंडल के लिए सामान्यीकृत लघुगणक का परिणाम

ऊर्ध्वाधर धारियों को दबाने की विधि में, निर्देशित फ़िल्टरिंग एल्गोरिथ्म (छवि 5 [2]) का उपयोग मुख्य उपकरण के रूप में किया जाता है।

अंजीर। 5 फ़िल्टरिंग के योजनाबद्ध आरेख [2]

निर्देशित फ़िल्टरिंग का आधार मास्टर और दास छवियों की उपस्थिति है। हम एक अग्रणी छवि बनाना चाहते हैं, जिस पर साइनसोइड्स को अच्छी तरह से दिखाया जाएगा, और ऊर्ध्वाधर धारियों की गंभीरता कमजोर होगी। पहला कदम क्षैतिज दिशा (छवि 6) में व्युत्पन्न की गणना करना है, अर्थात। धारियों की दिशा के लंबवत दिशा में।

अंजीर। प्रोलोग्रैथमिक सिनोग्राम के 6 क्षैतिज व्युत्पन्न

छवि (छवि 7) के एक बढ़े हुए खंड में, माप के दौरान बीम की अस्थिरता के कारण होने वाला शोर ऊर्ध्वाधर बैंड में असंतोष के रूप में प्रकट होता है।

अंजीर। 7 छवि का बढ़ा हुआ खंड अंजीर। 6

प्रत्येक स्तंभ के लिए, हम उच्च-आवृत्ति वाले शोर घटक (छवि 8) के योगदान को कम करने के लिए एक आयामी दृढ़ संकल्प ऑपरेशन करते हैं।

अंजीर। 8 रूपांतरण परिणाम

अंजीर में एक बढ़े हुए अनुभाग को दिखाया गया है। 9।

अंजीर। 9 छवि का बढ़ा हुआ भाग

हालांकि, हम अभी भी अग्रणी छवि के निर्माण के मार्ग पर हैं। हम अंजीर में प्रस्तुत छवि के लिए लाइन द्वारा संचयी योग ऑपरेशन लाइन को लागू करते हैं। 8. परिणाम ने हमें कम-आवृत्ति निर्भरता (छवि 10) को संरक्षित करते हुए, डेरिवेटिव के स्थान से बाहर कर दिया।

अंजीर। 10 संचयी योग ऑपरेशन के लाइन-बाय-लाइन आवेदन का

परिणाम लॉगरिदमिक सिनोग्राम से परिणाम को घटाता है, जिससे अग्रणी छवि (छवि 11) के निर्माण की प्रक्रिया पूरी होती है। यह फ़िल्टरिंग ऑपरेशन (छवि 5) करने के लिए हमारे पास रहता है।

अंजीर। 11 अग्रणी छवि

खिड़की (9.1) और ई = 0.00001 के साथ ऑपरेशन का परिणाम अंजीर में दिखाया गया है। 12।

अंजीर। 12 किसी दिए गए फ़िल्टरिंग ऑपरेशन का परिणाम

अंजीर। 13 इनपुट छवि और फ़िल्टरिंग परिणाम के बीच अंतर

। चित्रा 14 अनफ़िल्टर्ड (बाएं) और फ़िल्टर्ड (दाएं) अनुमानों का उपयोग करके टोमोग्राफिक पुनर्निर्माण के परिणाम दिखाता है।

अंजीर। टोमोग्राफिक पुनर्निर्माण के 13 परिणाम

निष्कर्ष

हमने ऊर्ध्वाधर बैंड के सिनोग्राम पर दमन एल्गोरिथ्म का वर्णन किया, जिसकी उपस्थिति पुनर्निर्माण की छवियों में गाढ़ा हलकों की उपस्थिति की ओर जाता है। हर कोई जिसे टॉमोग्राफिक छवियों के साथ काम करना है, इस दर्द के बारे में जानता है। पुनर्निर्मित छवि में मंडलियों की गंभीरता की गतिशीलता का विश्लेषण एल्गोरिदम मापदंडों के इष्टतम मूल्यों को चुनने में मदद करता है। निष्कर्ष में, हम यह नोट करना चाहते हैं कि एल्गोरिथ्म उन सभी के लिए उपयोगी होगा जो छवियों पर धारियों की उपस्थिति से पीड़ित हैं। बैंड की दिशा निर्णायक भूमिका नहीं निभाती है, क्योंकि यह छवि को घुमाने के लिए पर्याप्त है और बैंड की अभिव्यक्ति की काफी कम डिग्री के साथ छवि प्राप्त करने के लिए हमारे एल्गोरिथ्म को लागू करती है। ध्यान देने के लिए आपको धन्यवाद।

उपयोग किए गए स्रोतों की सूची

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