پایان نامه پایان نامه ارائه یک الگوریتم جدید مبتنی بر تخمین کرنل تاری برای بازیابی تصاویر رادیولوژی تار شده

تومان8,000

پایان نامه پایان نامه ارائه یک الگوریتم جدید مبتنی بر تخمین کرنل تاری برای بازیابی تصاویر رادیولوژی تار شده

توضیحات

چکیده:

بروز تاری یکی از عواملی است که کیفیت تصاویر را دست­خوش تغییر می­کند و مساله­ی عدم وضوح تصاویر را به دنبال دارد. یکی از پردازش­های اولیه و مهمی که در جهت رفع تاری بر روی تصاویر دیجیتال پیاده­سازی می­شود، بهبود کیفیت تصاویر است. در این رساله به یکی از کاربردهای خاص بهبود کیفیت تصاویر که در حوزه­ی پزشکی می­باشد پرداخته شده است. امروزه تصویر­برداری اشعه­ی ایکس یکی از مهم­ترین و پرکاربردترین روش­های تصویربرداری پزشکی محسوب می­شود. که برای تشخیص ساختار داخلی استخوان، آسیب­های ارتوپدی، تومورها، اشیای خارجی داخل بدن و… مورد استفاده قرار می­گیرد. متاسفانه این تصاویر بدلیل وجود تاری و نویز اغلب تصاویر با رزولوشن پایینی هستند. لذا بهبود کیفیت آنها بسیار چالش برانگیز است. در این رساله به مسئله­ی بهبود کیفیت تصاویر اشعه­ی ایکس با ارائه­ی روشی جدید مبتنی بر الگوریتم لوسی ریچاردسون پرداخته شده است.

ورودی الگوریتم پیشنهادی تصاویر اشعه­ی ایکس تار هستند که از بیمارستان تهیه شده­اند. در ابتدا به کمک تبدیل فوریه، کرنل تاری تصاویر تخمین زده می­شود و سپس تاری با استفاده از الگوریتم لوسی ریچاردسون از تصویر رفع می­شود. در لبه­های تصویر بهبود یافته، اثر حلقه حلقه شدن وجود دارد که این اثر با استفاده از فیلتر تشخیص لبه­ی کنی آشکار می­شود و با استفاده از تابع Edge taper  از تصویر رفع می­شود. روش پیشنهادی را به عنوان لوسی ریچاردسون بهبود یافته یاI-LRA  می­نامیم و عملکرد آن را با محاسبه­ی سه تابع  MSE، RMSE و PSNR با سایر روش­های موجود از جمله: روش­های لوسی ریچاردسون و وینر مقایسه می­کنیم. ارزیابی­ها نشان می­دهد که روش پیشنهادی عملکرد بهتری نسبت به دو روش دیگر دارد.

کليد واژه: تاری تصاویر، کرنل تاری، دکانولوشن کور و غیركور، بازیابی تصاویر.

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                         صفحه  

فصل1-­ مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………….1

  • پیشگفتار …………………………………………………………………………………………………………………….2

1-1-1- صنعت ………………………………………………………………………………………………………………………2

1-1-2- هواشناسی …………………………………………………………………………………………………………………3

1-1-3-  علوم نظامی و امنیتی ………………………………………………………………………………………………….3

1-1-4- نجوم و فضانوردی ……………………………………………………………………………………………………..4

1-1-5- پزشکی ……………………………………………………………………………………………………………………..4

  • خصوصیات اشعه­ی ایکس …………………………………………………………………………………………….5
  • موارد استفاده­ی اشعه­ی ایکس ………………………………………………………………………………………..6
  • خطرات اشعه­ی ایکس …………………………………………………………………………………………………..7
  • نحوه­ی تولید اشعه­ی ایکس ……………………………………………………………………………………………8
  • تصویربرداری پزشکی ……………………………………………………………………………………………………9

1-6-1- تعریف رادیولوژی ………………………………………………………………………………………………………..9

1-6-2- پیشینه …………………………………………………………………………………………………………………………9

1-6-3- دسته­بندی انواع تصویر­برداری پزشکی ……………………………………………………………………………10

فصل 2- بررسی تاری تصاویر ………………………………………………………………………………………….22

ا

2-1- تعریف تاری تصویر ………………………………………………………………………………………………………..23

2-1-1- مدل کلی اعوجاج و بازیابی تصویر ………………………………………………………………………………23

2-1-2- نویز گوسین ………………………………………………………………………………………………………………23

2-1-3- فیلتر حرکت­دهنده ……………………………………………………………………………………………………..27

2-2- کرنل تاری …………………………………………………………………………………………………………………….28

2-3- انواع psf ……………………………………………………………………………………………………………………….29

2-4- بازگردانی تصاویر تار ……………………………………………………………………………………………………..31

2-4-1- بازگردانی غیرکور ………………………………………………………………………………………………………32

2-4-2- بازگردانی کور …………………………………………………………………………………………………………..33

2-5- کاربردهای نورشناخت و تصویربرداری …………………………………………………………………………….33

فصل 3- مروری بر کارهای انجام شده ……………………………………………………………………………..35

فصل 4- پردازش تصاویر اشعه­ی ایکس ……………………………………………………………………………..41

4-1- تصویربرداری اشعه­ی ایکس …………………………………………………………………………………………….42

4-2- بررسی الگوریتم پیشنهادی ……………………………………………………………………………………………….44

4-3- تخمین پارامترها در یک تصویر نویزی ……………………………………………………………………………….48

4-4- بهبود کیفیت تصاویر ………………………………………………………………………………………………………..49

4-5- آشکارساز لبه­ی کنی …………………………………………………………………………………………………………49

4-6- تابع Edge taper ………………………………………………………………………………………………………………………………..50

4-7- ارزیابی عملکرد ……………………………………………………………………………………………………………….50

ب

فصل 5- پیاده­سازی …………………………………………………………………………………………………………52

5-1- پیاده­سازی ………………………………………………………………………………………………………………………53

5-2- ارزیابی عملکرد روش پیشنهادی براساس نظر پزشک ارتوپد…………………………………………………..59

فصل 6- نتیجه­گیری و کارهای آینده …………………………………………………………………………………..61

فهرست مراجع ………………………………………………………………………………………………………………………….63

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

پ

 

 

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                      صفحه     

شکل 1-1 تصویر سی تی اسکن قفسه­ی سینه ……………………………………………………………………………14

شکل 1-2 تصویر گرفته شده از مغز توسط ام.آر.آی …………………………………………………………………..15

شکل 1-3 تصویر گرفته شده از مغز توسط اف.ام.آر.آی ……………………………………………………………..16

شکل 1-4 تصویری از یک دستگاه پت …………………………………………………………………………………….18

شکل 1-5 تصویری از یک دستگاه پت ساخت شرکت زیمنس با دو دوربین گاما …………………………..19

شکل 2-1 مدل کلی اعوجاج و بازیابی تصویر …………………………………………………………………………..23

شکل 2-2 تابع توزیع احتمال نویز گوسی …………………………………………………………………………………24

شکل 2-3 نمونه کاربرد حذف تاری در تصاویر میکروسکوپی و نجومی. (الف و ت) تصاویر تار گرفته

شده توسط میکروسکوپ و تلسکوپ (ب و ت) همان تصویر بعد از حذف تاری ………………………..26

شکل 2-4 انواع مختلف تاری در تصویر (الف) نشان دهنده ی تاری ناشی از لرزش دوربین (ب)

نشان دهنده­ی تاری ناشی از سوژه­ی متحرک، عکس گرفته شده از یک اتومبیل در حال حرکت ……..26

شکل 2-5 (الف) شکل اصلی گرفته شده از کره­ی زمین (ب) شکل بلور شده در اثر چرخش

کره­ی زمین …………………………………………………………………………………………………………………………….27

شکل 2-6 اعمال فیلتر حرکت دهنده (الف) شکل اصلی (ب) همان شکل بعد از اعمال فیلتر حرکت

دهنده ……………………………………………………………………………………………………………………………………27

شکل 2-7 مدل لرزش دوربین (الف) تصویر غیرتار (ب) کرنل تاری (ث) تصویر تار شده ……………….28

ت

شکل 2-8 چند نمونه کرنل ایجاد شده بر اثر لرزش دوربین ………………………………………………………….29

شکل 2-9 تصویر لنا حاوی سه نوع تاری مختلف (الف) تاری گوسی (ب) تاری فوکوس نامناسب (پ)

تاری حرکتی (ت) طیف تبدیل فوریه­ی اول تصویر الف (ث) طیف تبدیل فوریه­ی اول تصویر ب (ج)

طیف تبدیل فوریه­ی اول تصویر پ (چ) طیف تبدیل فوریه­ی دوم تصویر الف (ح) طیف تبدیل فوریه­ی

دوم تصویر ب (خ) طیف تبدیل فوریه­ی دوم تصویر (پ) …………………………………………………………….30

شکل 2-10 اعمال تبدیل فوریه بر روی یک تصویر اشعه ایکس تار جهت تشخیص نوع تاری. (الف) تصویر اشعه ایکس تار (ب) طیف تبدیل فوریه تصویر الف که نشان دهنده­ی تاری گوسین است …………………31

شکل 2-11 بیان دکانولوشن کور و غیرکور (الف) دکانولوشن غیرکور (ب) دکانولوشن کور ……………..32

شکل 2-12 انواع رایج کرنل در حالت غیرکور …………………………………………………………………………….33

شکل 4-1 تصویر اشعه­ی ایکس. (الف) تصویر لگن (ب) تصویر گردن ………………………………………….43

شکل 4-2 بلوک دیاگرام کلی الگوریتم پیشنهادی …………………………………………………………………………45

شکل 4-3 (الف) و (ب) تصویر اصلی و تبدیل فوریه­ی آن. (پ) تصویر تار تحت زاویه­ی 45 درجه

و طول 10 پیکسل. (ت) طیف تبدیل فوریه­ی تصویر (پ). (ث) تصویر تار تحت زاویه­ی (0) درجه و

طول 10 پیکسل. (ج)طیف تبدیل فوریه­ی تصویر (ث) …………………………………………………………………46

شکل 4-4 تبدیل رادون شکل 4-3 (الف) …………………………………………………………………………………..47

شکل 4-5 (الف) پاسخ تبدیل فوریه­ی شکل4-3 (الف)، تار شده تحت زاویه­ی 45 درجه و طول 10 پیکسل. (ب) پاسخ تبدیل فوریه­ی همان شکل تار شده تحت زاویه­ی 45 درجه و طول 20 پیکسل ……………….48

شکل 4-6 (الف) طیف تبدیل فوریه شکل تار شده 4-3 (الف) آغشته به نویز گوسین با میانگین

صفر و واریانس 0.001 (ب) طیف تبدیل فوریه همان شکل آغشته به نویز گوسین با میانگین صفر و

واریانس 0.01 ………………………………………………………………………………………………………………………..48

ث

شکل 5-1 تصاویر اشعه­ی ایکس ورودی …………………………………………………………………………………..53

شکل 5-2 پیاده سازی در متلب (الف) تصویر اشعه­ی ایکس از مچ دست (ب) تصویر اشعه­ی ایکس

از شانه ………………………………………………………………………………………………………………………………….54

شکل 5-3 نمودار PSNR ………………………………………………………………………………………………………..57

شکل 5-4 نمودار MSE ………………………………………………………………………………………………………….58

شکل 5-5 نمودار RMSE ……………………………………………………………………………………………………….58

شکل 5-6 ارزیابی عملکرد روش پیشنهادی بر اساس نظر پزشک ارتوپد ………………………………………. 59

×
×

سبد خرید