Процедура фильтрации диагностических изображений для повышения их информативности
Визуализация обработанных медицинских изображений является обязательным первым шагом для достоверной диагностики, особенно при сложных патологиях. Для достижения существенного прогресса в качестве воссоздаваемого изображения требуется значительное увеличение точности содержащейся в нем информации. П...
Saved in:
| Published in: | Электронное моделирование |
|---|---|
| Date: | 2017 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України
2017
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/127620 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Процедура фильтрации диагностических изображений для повышения их информативности / А.С. Огир, Е.А. Огир // Электронное моделирование. — 2017. — Т. 39, № 3. — С. 105-117. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860265298481905664 |
|---|---|
| author | Огир, А.С. Огир, Е.А. |
| author_facet | Огир, А.С. Огир, Е.А. |
| citation_txt | Процедура фильтрации диагностических изображений для повышения их информативности / А.С. Огир, Е.А. Огир // Электронное моделирование. — 2017. — Т. 39, № 3. — С. 105-117. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Электронное моделирование |
| description | Визуализация обработанных медицинских изображений является обязательным первым шагом для достоверной диагностики, особенно при сложных патологиях. Для достижения существенного прогресса в качестве воссоздаваемого изображения требуется значительное увеличение точности содержащейся в нем информации. Представлен обзор методов фильтрации, с помощью которых можно повысить качество и информативность диагностических медицинских изображений. Для получения наилучшего результата оператор-диагност имеет возможность выбора необходимой последовательности фильтров в зависимости от типа диагностического изображения.
Візуалізація оброблених медичних зображень є обов’язковим першим кроком для достовірної діагностики, особливо при складних патологіях. Для досягнення істотного прогресу в якості відтворюваного зображення потрібно значне збільшення точності вміщеної в ньому інформації. Представлено огляд методів фільтрації, за допомогою яких можна підвищити якість і інформативність діагностичних медичних зображень. Для отримання найкращого результату оператор-діагност має можливість вибору необхідної послідовності фільтрів в залежності від типу діагностичного зображення.
Visualization of the processed medical images is a mandatory first step to reliable diagnosis, especially with complicated pathologies. To achieve substantial progress in quality of the restored image a significant increase of the accuracy of the information contained therein is required. The article presents an overview of filtration methods, through which it is possible to improve the quality and, accordingly, the informativeness of diagnostic medical images. To obtain the best result, the diagnostic operator can given choose the necessary sequence of filters, depending on the type of the diagnostic image.
|
| first_indexed | 2025-12-07T19:00:01Z |
| format | Article |
| fulltext |
ÓÄÊ 620.179
À.Ñ. Îãèð, ä-ð òåõí. íàóê, Å.À. Îãèð, àñïèðàíò
Èí-ò ïðîáëåì ìîäåëèðîâàíèÿ
â ýíåðãåòèêå èì. Ã.Å. Ïóõîâà ÍÀÍ Óêðàèíû
(Óêðàèíà, 03164, Êèåâ, óë. Ãåíåðàëà Íàóìîâà, 15,
òåë. 4242296, e-mail: lenaogir@gmail.com)
Ïðîöåäóðà ôèëüòðàöèè äèàãíîñòè÷åñêèõ
èçîáðàæåíèé äëÿ ïîâûøåíèÿ èõ èíôîðìàòèâíîñòè
Âèçóàëèçàöèÿ îáðàáîòàííûõ ìåäèöèíñêèõ èçîáðàæåíèé ÿâëÿåòñÿ îáÿçàòåëüíûì ïåðâûì
øàãîì äëÿ äîñòîâåðíîé äèàãíîñòèêè, îñîáåííî ïðè ñëîæíûõ ïàòîëîãèÿõ. Äëÿ äîñòèæå-
íèÿ ñóùåñòâåííîãî ïðîãðåññà â êà÷åñòâå âîññîçäàâàåìîãî èçîáðàæåíèÿ òðåáóåòñÿ çíà÷è-
òåëüíîå óâåëè÷åíèå òî÷íîñòè ñîäåðæàùåéñÿ â íåì èíôîðìàöèè. Ïðåäñòàâëåí îáçîð ìå-
òîäîâ ôèëüòðàöèè, ñ ïîìîùüþ êîòîðûõ ìîæíî ïîâûñèòü êà÷åñòâî è èíôîðìàòèâíîñòü
äèàãíîñòè÷åñêèõ ìåäèöèíñêèõ èçîáðàæåíèé. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ íàèëó÷øåãî ðåçóëüòàòà îïå-
ðàòîð-äèàãíîñò èìååò âîçìîæíîñòü âûáîðà íåîáõîäèìîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè ôèëüòðîâ â
çàâèñèìîñòè îò òèïà äèàãíîñòè÷åñêîãî èçîáðàæåíèÿ.
Ê ë þ ÷ å â û å ñ ë î â à: ìåäèöèíñêàÿ âèçóàëèçàöèÿ, ýõîñêîïèÿ, áèëèíåéíàÿ è áèêóáè÷åñêàÿ
èíòåðïîëÿöèÿ, ôèëüòðàöèÿ èçîáðàæåíèé.
³çóàë³çàö³ÿ îáðîáëåíèõ ìåäè÷íèõ çîáðàæåíü º îáîâ’ÿçêîâèì ïåðøèì êðîêîì äëÿ äîñòî-
â³ðíî¿ ä³àãíîñòèêè, îñîáëèâî ïðè ñêëàäíèõ ïàòîëîã³ÿõ. Äëÿ äîñÿãíåííÿ ³ñòîòíîãî ïðîã-
ðåñó â ÿêîñò³ â³äòâîðþâàíîãî çîáðàæåííÿ ïîòð³áíî çíà÷íå çá³ëüøåííÿ òî÷íîñò³ âì³ùåíî¿ â
íüîìó ³íôîðìàö³¿. Ïðåäñòàâëåíî îãëÿä ìåòîä³â ô³ëüòðàö³¿, çà äîïîìîãîþ ÿêèõ ìîæíà
ï³äâèùèòè ÿê³ñòü ³ ³íôîðìàòèâí³ñòü ä³àãíîñòè÷íèõ ìåäè÷íèõ çîáðàæåíü. Äëÿ îòðèìàííÿ
íàéêðàùîãî ðåçóëüòàòó îïåðàòîð-ä³àãíîñò ìຠìîæëèâ³ñòü âèáîðó íåîáõ³äíî¿ ïîñë³äîâ-
íîñò³ ô³ëüòð³â â çàëåæíîñò³ â³ä òèïó ä³àãíîñòè÷íîãî çîáðàæåííÿ.
Ê ë þ ÷ î â ³ ñ ë î â à: ìåäè÷íà â³çóàë³çàö³ÿ, åõîñêîï³ÿ, á³ë³í³éíà òà á³êóá³÷íà ³íòåðïîëÿö³ÿ,
ô³ëüòðàö³ÿ çîáðàæåíü.
Îäíèì èç íåäîñòàòêîâ ñóùåñòâóþùèõ ìåòîäîâ ïîëó÷åíèÿ äèàãíîñòè÷åñ-
êèõ èçîáðàæåíèé ÿâëÿåòñÿ òîò ôàêò, ÷òî â áîëüøèíñòâå ñâîåì îíè îáåñïå-
÷èâàþò ôîðìèðîâàíèå ñëàáîêîíòðàñòíûõ èçîáðàæåíèé, ÷òî âûçûâàåò íå-
îáõîäèìîñòü ðàçâèòèÿ ìåòîäîâ èõ îáðàáîòêè. Óëó÷øåíèå èçîáðàæåíèé
ñîñòîèò â ïðåîáðàçîâàíèè èõ ê áîëåå êîíòðàñòíîìó è èíôîðìàòèâíîìó
âèäó. ×àñòî íà èçîáðàæåíèè ïðèñóòñòâóþò èñêàæåíèÿ â îïðåäåëåííûõ
ëîêàëüíûõ îáëàñòÿõ, âûçâàííûå äèôðàêöèåé ñâåòà, íåäîñòàòêàìè îïòè-
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2017. Ò. 39. ¹ 3 105
� À.Ñ. Îãèð, Å.À. Îãèð, 2017
÷åñêèõ ñèñòåì èëè ðàñôîêóñèðîâêîé, ÷òî ïðèâîäèò ê íåîáõîäèìîñòè âû-
ïîëíåíèÿ ëîêàëüíûõ ïðåîáðàçîâàíèé èçîáðàæåíèÿ.
Ñ óñîâåðøåíñòâîâàíèåì äèàãíîñòè÷åñêîãî ìåäèöèíñêîãî îáîðóäîâà-
íèÿ ïîíÿòèå «ñèãíàë / ïîìåõà» ïåðåøëî â îáëàñòü õàðàêòåðèñòèê íåïîñ-
ðåäñòâåííî ìåäèöèíñêîãî îáîðóäîâàíèÿ, òàê êàê çíà÷èòåëüíîå óìåíüøå-
íèå âåëè÷èíû ñèãíàë / ïîìåõà ïðè ïîëó÷åíèè ïåðâè÷íîãî èçîáðàæåíèÿ
ñóùåñòâåííî óñëîæíÿåò äèàãíîñòè÷åñêèé ïðîöåññ. Ïîíÿòíî, ÷òî òåîðåòè-
÷åñêîå ðàçðåøåíèå èçîáðàæåíèÿ íåäîñòèæèìî ïðè íàëè÷èè ïðèâåäåííîãî
(àðòåôàêòíîãî) èçîáðàæåíèÿ, êîòîðîå ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ïàðàçèòíóþ ïî-
ìåõó, ðàçìûâàþùóþ èñõîäíîå èçîáðàæåíèå. Ðåçóëüòèðóþùåå (âèäèìîå)
ðàçðåøåíèå íåîáðàáîòàííîãî èñõîäíîãî èçîáðàæåíèÿ óìåíüøàåòñÿ íà 20—
40%. Â òî æå âðåìÿ, ïðèâåäåííîå (àðòåôàêòíîå) èçîáðàæåíèå â ðåçóëüòàòå
ïîñëåäîâàòåëüíîãî ïðèìåíåíèÿ íåñêîëüêèõ ìàòåìàòè÷åñêèõ ôóíêöèé îá-
ðàáîòêè èçîáðàæåíèé ìîæåò áûòü ÷àñòè÷íî, à èíîãäà è â çíà÷èòåëüíîé
ñòåïåíè, íèâåëèðîâàíî.
Ñëåäóåò ó÷åñòü, ÷òî òåõíîëîãèÿ îáðàáîòêè èçîáðàæåíèé çàâèñèò êàê
îò ñàìîãî èçîáðàæåíèÿ, òàê è îò ìåòîäîâ åãî ïîëó÷åíèÿ. Ïîýòîìó íåëüçÿ
àâòîìàòè÷åñêè íàñòðîèòü óñòàíîâêè è ïàðàìåòðû îáðàáîòêè, à íåîáõî-
äèìî ïî îòðàæåííîìó èçîáðàæåíèþ, èòåðàöèîííî êîððåêòèðîâàòü ôóíê-
öèè è ïàðàìåòðû îáðàáîòêè, äîáèâàÿñü êà÷åñòâåííîé âèçóàëèçàöèè, íåîá-
õîäèìîé äëÿ äèàãíîñòè÷åñêîãî ïðîöåññà.
Ïðåäåëüíàÿ ðàçðåøàþùàÿ ñïîñîáíîñòü ðåçóëüòàòîâ îáðàáîòêè â ïåð-
âóþ î÷åðåäü çàâèñèò îò îòíîøåíèÿ ñèãíàë / ïîìåõà èñõîäíûõ èçîáðàæå-
íèé. Àíàëîãè÷íûå çàäà÷è ñòîÿò è ïðè ïå÷àòè ñ îäíîãî èëè íåñêîëüêèõ
èçîáðàæåíèé, êàê ïðè ïå÷àòè íà ìåäèöèíñêèõ DICOM ïðèíòåðàõ, òàê è
ïðè ïå÷àòè íà ïðîôåññèîíàëüíûõ ïðèíòåðàõ âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ [1]. Äëÿ
3D âèçóàëèçàöèè ó áîëüøèíñòâà ôèðì-ðàçðàáîò÷èêîâ ïðîãðàììíîãî ìå-
äèöèíñêîãî îáåñïå÷åíèÿ íàðàáîòàí çíà÷èòåëüíûé èíñòðóìåíòàðèé äëÿ
ñîçäàíèÿ òðåõìåðíûõ ìîäåëåé èçó÷àåìûõ îáúåêòîâ. Îäíàêî äëÿ âèçóàëè-
çàöèè 2D èçîáðàæåíèé íå ñîçäàíî êà÷åñòâåííûõ èíñòðóìåíòîâ îáðàáîòêè
äàæå ó âåäóùèõ ïðîèçâîäèòåëåé ìåäèöèíñêîé äèàãíîñòè÷åñêîé àïïàðà-
òóðû, ÷òî âûíóæäàåò âðà÷à ñòàâèòü äèàãíîç íà îñíîâàíèè èíòóèöèè, à íå
ðåàëüíî âèäåòü åãî íà êàðòèíêå. Ïåðâîíà÷àëüíî îáëó÷åííîå ïîëå ñ÷è-
òàåòñÿ èçâåñòíûì ïî ïðîñòðàíñòâåííîìó ðàñïðåäåëåíèþ àìïëèòóäû, ôà-
çû, ãåîìåòðè÷åñêîé ôîðìû, ôðîíòà çîíäèðóþùåé âîëíû, âåêòîðà åãî ïî-
ëÿðèçàöèè â ïðîñòðàíñòâå. Êîíå÷íîé öåëüþ ðåøåíèÿ çàäà÷ àêóñòè÷åñêîé
ãîëîãðàôèè, êàê è çàäà÷ òîìîãðàôè÷åñêîãî ñèíòåçà, ÿâëÿåòñÿ ïîëó÷åíèå
âûñîêîèíôîðìàòèâíûõ èçîáðàæåíèé íåîäíîðîäíîñòåé ñðåäû è îáúåêòîâ
êîíòðîëÿ.
Âàæíåéøåé îáëàñòüþ ïðèìåíåíèÿ àêóñòè÷åñêîé ãîëîãðàôèè ÿâëÿåòñÿ
çàäà÷à ìåäèöèíñêîé âèçóàëèçàöèè, ïîñêîëüêó, ñ òî÷êè çðåíèÿ ôèçè÷åñêîé
À.Ñ. Îãèð, Å.À. Îãèð
106 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2017. V. 39. ¹ 3
àêóñòèêè, òêàíè ÷åëîâåêà åñòü ñðåäà ñî ñëó÷àéíûìè íåîäíîðîäíîñòÿìè, è
àêóñòè÷åñêèå ñâîéñòâà ýòîé ñðåäû ïîçâîëÿþò îïèñàòü, êàê ìåíÿåòñÿ â
ïðîñòðàíñòâå ïëîòíîñòü è ëîêàëüíûå çíà÷åíèÿ ôàçîâîé ñêîðîñòè çâóêà.
Äëÿ ñèñòåì ðàçëè÷íîãî òèïà óëüòðàçâóêîâîé (ÓÇ) ýõîñêîïèè, àíàëèçè-
ðóþùèõ àìïëèòóäíûå, àìïëèòóäíî-ôàçîâûå, ÷èñòî ôàçîâûå îïèñàíèÿ
ïðîñòðàíñòâåííûõ ðàñïðåäåëåíèé âòîðè÷íûõ âîëíîâûõ ïîëåé, êà÷åñòâî
ðåêîíñòðóèðóåìûõ èçîáðàæåíèé áóäåò ðàçëè÷íûì ïðè îäèíàêîâîé ÷óâñò-
âèòåëüíîñòè ýõîïðèåìíèêîâ [2]. Íàïðèìåð, ïðè íåêîòîðûõ ðàçíîâèäíîñ-
òÿõ ðàêà ìîëî÷íîé æåëåçû çëîêà÷åñòâåííîå îáðàçîâàíèå îòëè÷àåòñÿ îò
çäîðîâîé òêàíè òîëüêî âåëè÷èíîé ïîãëîùåíèÿ, õàðàêòåðèçóþùåé èçìå-
íåíèå ñêîðîñòè ÓÇ âîëíû â ñðåäå (ïðè ýòîì ðàçëè÷èÿ íåçíà÷èòåëüíû).
Çíà÷èòåëüíîãî óëó÷øåíèÿ êà÷åñòâà èçîáðàæåíèÿ ìîæíî äîáèòüñÿ,
ïðèìåíèâ ìåòîä áèëèíåéíîé èíòåðïîëÿöèè, ñóòü êîòîðîãî ñîñòîèò â òîì,
÷òîáû íàéòè ñðåäíåå àðèôìåòè÷åñêîå çíà÷åíèå ÿðêîñòåé ïèêñåëåé-ñîñå-
äåé ïî ãîðèçîíòàëè è âåðòèêàëè. ßðêîñòü ïèêñåëÿ F ìîæíî ðàññ÷èòàòü ïî
ôîðìóëå
F x y
F x y F x y F x y F x y
( , )
( , ) ( , ) ( , ) ( , )
�
� � � � � � �1 1 1 1
4
,
ãäå x, y — êîîðäèíàòû ïèêñåëÿ. Åñëè èçó÷àåòñÿ ïîëíîöâåòíîå èçîáðàæå-
íèå, òî îòäåëüíî ðàññ÷èòûâàþò çíà÷åíèÿ ñîñòàâëÿþùèõ öâåòà (Red, Green,
Blue) ïî ñîîòâåòñòâóþùèì çíà÷åíèÿì ïèêñåëåé-ñîñåäåé.
Ïðîöåññ áèëèíåéíîé èíòåðïîëÿöèè ïðåäñòàâëåí íà ðèñ. 1, a, èç êîòo-
ðîãî ñëåäóåò, ÷òî ÿðêîñòü ðàññ÷èòàííîãî ïèêñåëÿ áóäåò F = (239 + 191 +
+ 141 + 116) / 4 = 172. Ïðèìåíåíèå áèëèíåéíîé èíòåðïîëÿöèè ïîçâîëÿåò
ïîëó÷èòü èçîáðàæåíèå, ñ îäíîé ñòîðîíû, ñ äîñòàòî÷íî ÷åòêèìè ãðàíèöàìè
Ïðîöåäóðà ôèëüòðàöèè äèàãíîñòè÷åñêèõ èçîáðàæåíèé äëÿ ïîâûøåíèÿ
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2017. Ò. 39. ¹ 3 107
Èñõîäíîå
èçîáðàæåíèå Ïèêñåëü
Ðàñ ÷èòàííàÿ
ÿðêîñòü
c
ßðêîñòü
ïèêñåëÿ
191
172
116
141
239
Èñõîäíîå
èçîáðàæåíèå
Èíòåíñèâíîñòü
ïèêñåëåé-ñîñåäåé
F (3)
F ( )2
F ( )1F ( )0
à á
I x y( ),
Ðèñ. 1. Áèëèíåéíàÿ (à) è áèêóáè÷åñêàÿ (á) èíòåðïîëÿöèè èçîáðàæåíèÿ: 239, 191, 141, 116 —
çíà÷åíèÿ èíòåíñèâíîñòåé ïèêñåëåé-ñîñåäåé (ïî øêàëå îòòåíêîâ ñåðîãî îò 0 äî 255)
íåîäíîðîäíîñòåé, à ñ äðóãîé, — òàêîå, êîòîðîå íå ðàñïàäàåòñÿ íà ïèêñåëè
[3]. Åùå ëó÷øåãî èçîáðàæåíèÿ ìîæíî äîñòè÷ü, åñëè â êà÷åñòâå ìåòîäà
èíòåðïîëÿöèè èñïîëüçîâàòü ìåòîä áèêóáè÷åñêîé èíòåðïîëÿöèè. Ïðîöåññ
ðàñ÷åòà ÿðêîñòè (èëè öâåòîâ) ïèêñåëåé, êîòîðûå ïîÿâëÿþòñÿ ïðè óâåëè-
÷åíèè èçîáðàæåíèÿ, ïîêàçàí íà ðèñ. 1, á.
Àëãîðèòì ïðèìåíåíèÿ áèêóáè÷åñêîé èíòåðïîëÿöèè çàêëþ÷àåòñÿ â
ñëåäóþùåì. Èñõîäíûìè äàííûìè äëÿ ðàñ÷åòà ÿâëÿåòñÿ ìàññèâ ïèêñåëåé-
ñîñåäåé ðàçìåðà 4 � 4. Ñíà÷àëà ÷èñëåííûìè ìåòîäàìè ðàññ÷èòûâàþò ïî-
ëèíîìû òðåòüåé ñòåïåíè F (0), F (1), F (2), F (3) ïî çíà÷åíèÿì ÿðêîñòåé (èí-
òåíñèâíîñòåé) ïèêñåëåé â îäíîì èç íàïðàâëåíèé ìàññèâà, íàïðèìåð â
íàïðàâëåíèè îñè ó. Çàòåì ðàññ÷èòûâàþò íàáîð çíà÷åíèé ýòèõ ïîëèíîìîâ â
êîîðäèíàòàõ (ïî îñè ó), ñîîòâåòñòâóþùèõ êîîðäèíàòå ðàñïîëîæåíèÿ òî÷-
êè. Èç ïîëó÷åííîãî íàáîðà çíà÷åíèé êîîðäèíàò ñíîâà ñòðîÿò ïîëèíîì
òðåòüåé ñòåïåíè. È, íàêîíåö, èñêîìóþ ÿðêîñòü (èíòåíñèâíîñòü) ðàññ÷èòû-
âàþò ñ ó÷åòîì çíà÷åíèÿ ýòîãî ïîëèíîìà âî âòîðîé êîîðäèíàòå òî÷êè.
Ïðèìåíåíèå áèêóáè÷åñêîé èíòåðïîëÿöèè ïîçâîëÿåò äîñòè÷ü âûñîêîãî êà-
÷åñòâà èçîáðàæåíèÿ.
Ñëåäóåò çàìåòèòü, ÷òî îïèñàííûé àëãîðèòì — äîñòàòî÷íî ðåñóðñîåì-
êèé äëÿ âûâîäà èçîáðàæåíèé â ðåàëüíîì âðåìåíè, îäíàêî ñîâðåìåííûå
ãðàôè÷åñêèå àäàïòåðû ñïðàâëÿþòñÿ ñ òàêèì ðàñ÷åòîì.
Ðàñòðîâûå ôèëüòðû. Êà÷åñòâî èçîáðàæåíèÿ ìîæíî çíà÷èòåëüíî
óëó÷øèòü, åñëè îáðàáîòàòü åãî ñ ïîìîùüþ ñïåöèàëüíûõ àëãîðèòìîâ, íà-
çûâàåìûõ ðàñòðîâûìè ôèëüòðàìè [4]. Ïîä ôèëüòðàöèåé èçîáðàæåíèé ïî-
íèìàþò îïåðàöèþ, â ðåçóëüòàòå êîòîðîé èçîáðàæåíèå ïîëó÷àþò òàêîãî æå
ðàçìåðà, êàê èñõîäíîå ïî îïðåäåëåííûì ïðàâèëàì. Îáû÷íî èíòåíñèâ-
íîñòü (öâåò) êàæäîãî ïèêñåëÿ ðåçóëüòèðóþùåãî èçîáðàæåíèÿ îáóñëîâëåíà
èíòåíñèâíîñòÿìè (öâåòàìè) òî÷åê, ðàñïîëîæåííûõ â íåêîòîðîé åãî îê-
ðåñòíîñòè â èñõîäíîì èçîáðàæåíèè.
Âñå ðàñòðîâûå ôèëüòðû èìåþò ñëåäóþùèå îáùèå ÷åðòû:
êàæäûé ïèêñåëü èñõîäíîãî èçîáðàæåíèÿ îáðàáàòûâàåòñÿ íåçàâèñèìî
îò äðóãèõ;
âõîäíàÿ èíôîðìàöèÿ ïðè îáðàáîòêå êàæäîãî ïèêñåëÿ âêëþ÷àåò çíà÷åíèÿ
òî÷åê èñõîäíîãî èçîáðàæåíèÿ è äîïîëíèòåëüíûå ïàðàìåòðû îáðàáîòêè;
ðàçìåðû è ïîëîæåíèå íà ýêðàíå èñõîäíîãî èçîáðàæåíèÿ íå ìåíÿþòñÿ.
Îïèñàííûå ñâîéñòâà ðàñòðîâûõ ôèëüòðîâ ïîçâîëÿþò â ïîëíîé ìåðå
èñïîëüçîâàòü ïèêñåëüíûå øðåéäåðû ãðàôè÷åñêèõ àäàïòåðîâ è ïðîâîäèòü
îáðàáîòêó â òåìïå ðåàëüíîãî âðåìåíè [4, 5].
Áóäåì ñ÷èòàòü çàäàííûì èñõîäíîå èçîáðàæåíèå A. Îáîçíà÷èì èíòåí-
ñèâíîñòè åãî òî÷åê A (x, y). Ðàñòðîâûé (ëèíåéíûé) ôèëüòð îïðåäåëÿåòñÿ
À.Ñ. Îãèð, Å.À. Îãèð
108 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2017. V. 39. ¹ 3
íåêîòîðîé çàäàííîé íà ðàñòðå ôóíêöèåé F, êîòîðàÿ íàçûâàåòñÿ ÿäðîì ôèëüò-
ðà. Ôèëüòðàöèÿ âûïîëíÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ îïåðàöèè äèñêðåòíîé ñâåðòêè
(âçâåøåííîé ñóììû):
B x y F i j A x i y j
i j
( , ) ( , ) ( , )� � ��� . (1)
 ðåçóëüòàòå ïîëó÷àåì èçîáðàæåíèå B. Îáû÷íî ÿäðî ôèëüòðà îòëè÷íî îò
íóëÿ òîëüêî â íåêîòîðîé îêðåñòíîñòè N òî÷êè (x, y). Çà ïðåäåëàìè ýòîé
îêðåñòíîñòè çíà÷åíèå F (i, j) ëèáî ðàâíî íóëþ ëèáî î÷åíü áëèçêî ê íåìó,
ïîýòîìó ìîæíî èì ïðåíåáðå÷ü. Çíà÷åíèå êàæäîãî ïèêñåëÿ B (x, y) îïðåäå-
ëÿåòñÿ ïèêñåëÿìè èçîáðàæåíèÿ A, íàõîäÿùèìèñÿ â îêíå N, è öåíòðèðóåòñÿ
â òî÷êå (x, y). Îáîçíà÷èì ýòî ìíîæåñòâî N (x, y). ßäðî ôèëüòðà, çàäàííîå íà
ïðÿìîóãîëüíèêå N, áóäåì ðàññìàòðèâàòü êàê ìàòðèöó m � n, ãäå äëèíû ñòî-
ðîí — íå÷åòíûå ÷èñëà. Ïðè çàäàíèè ÿäðà öåíòðèðóåì ìàòðèöó Mkl :
F i j M
i
m
j
n
( , ) �
�
�
�
�1
2
1
2
.
 ñëó÷àå, êîãäà ïèêñåëü ñ êîîðäèíàòàìè (x, y) íàõîäèòñÿ â îêðåñòíîñòè
êðàåâ èçîáðàæåíèÿ, A (x + i, y + j) â âûðàæåíèè (1) ñîîòâåòñòâóåò ïèêñåëþ,
ëåæàùåìó çà ïðåäåëàìè èçîáðàæåíèÿ A. Äàííóþ ïðîáëåìó ìîæíî ðåøèòü
íåñêîëüêèìè ñïîñîáàìè:
íå ïðîâîäèòü ôèëüòðàöèþ äëÿ òàêèõ òî÷åê, à îáðåçàòü èçîáðàæåíèå B
ïî êðàÿì, èëè çàêðàøèâàòü èõ, íàïðèìåð, ÷åðíûì öâåòîì;
íå âêëþ÷àòü ñîîòâåòñòâóþùèé ïèêñåëü â ñóììèðîâàíèå, ðàñïðåäåëèâ
åãî âåñ F (i, j) ðàâíîìåðíî ñðåäè äðóãèõ òî÷åê îêðåñòíîñòè N (x, y);
äîîïðåäåëèòü çíà÷åíèÿ ïèêñåëåé çà ïðåäåëàìè èçîáðàæåíèÿ ñ ïî-
ìîùüþ ýêñòðàïîëÿöèè, íàïðèìåð, ñ÷èòàòü ïîñòîÿííûì çíà÷åíèå èíòåí-
ñèâíîñòè âáëèçè ãðàíèöû èëè çíà÷åíèå ãðàäèåíòà èíòåíñèâíîñòè âáëèçè
ãðàíèöû;
äîîïðåäåëèòü çíà÷åíèÿ ïèêñåëåé çà ïðåäåëàìè èçîáðàæåíèÿ ñ ïî-
ìîùüþ îòðàæåíèÿ (A (2, 5) = A (2, 5)).
Âûáîð ñïîñîáà ðåøåíèÿ ñëåäóåò îñóùåñòâëÿòü ñ ó÷åòîì êîíêðåòíîãî
ôèëüòðà è îñîáåííîñòåé çàäà÷è.
Ôèëüòð ÿðêîñòè — îäèí èç ïðîñòûõ ðàñòðîâûõ ôèëüòðîâ âûâîäè-
ìîãî èçîáðàæåíèÿ. Èíòåíñèâíîñòü ïèêñåëÿ âûâîäèìîãî èçîáðàæåíèÿ òà-
êîãî ôèëüòðà îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå
B x y A x y C( , ) ( , )� � , (2)
ãäå A (x, y) — èíòåíñèâíîñòü ïèêñåëÿ èñõîäíîãî èçîáðàæåíèÿ; x, ó — êîîð-
äèíàòû ïèêñåëÿ èçîáðàæåíèÿ; Ñ — ïîñòîÿííîå çíà÷åíèå, ñîîòâåòñòâóþ-
ùåå ñòåïåíè èçìåíåíèÿ ÿðêîñòè èçîáðàæåíèÿ.
Ïðîöåäóðà ôèëüòðàöèè äèàãíîñòè÷åñêèõ èçîáðàæåíèé äëÿ ïîâûøåíèÿ
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2017. Ò. 39. ¹ 3 109
Ðåçóëüòàò ïðèìåíåíèÿ ôèëüòðà ÿðêîñòè ïîêàçàí íà ðèñ. 2, à, èç êîòî-
ðîãî âèäíî, ÷òî îïòèìàëüíàÿ äëÿ äàííîãî èçîáðàæåíèÿ ÿðêîñòü â çíà÷è-
òåëüíîé ñòåïåíè óëó÷øàåò èíòåðïðåòàöèþ íåîäíîðîäíîñòåé îáúåêòà äèàã-
íîñòèðîâàíèÿ.
Ôèëüòð êîíòðàñòíîñòè ïîçâîëÿåò óâåëè÷èòü êîíòðàñòíîñòü èçîá-
ðàæåíèÿ, ïðè ýòîì ÿðêèå ó÷àñòêè ñòàíîâÿòñÿ åùå ÿð÷å, à òåìíûå — òåìíåå. Íà
ðèñ. 2, á, ïðåäñòàâëåíî îäíî è òî æå èçîáðàæåíèå ñ ðàçíûìè ïàðàìåòðàìè
êîíòðàñòíîñòè. Òàêîìó ôèëüòðó ñîîòâåòñòâóåò ôîðìóëà (2).
Ñëåäóåò çàìåòèòü, ÷òî ïîâûøåíèå êîíòðàñòíîñòè, ñ îäíîé ñòîðîíû,
äåëàåò âñå ãðàíèöû ìåæäó íåîäíîðîäíîñòÿìè ïðåäåëüíî ÷åòêèìè è óäîá-
íûìè äëÿ èíòåðïðåòàöèè, îäíàêî, ñ äðóãîé ñòîðîíû, ìîãóò èñ÷åçíóòü
íåêîòîðûå õàðàêòåðíûå îñîáåííîñòè èçîáðàæåíèÿ îáúåêòà êîíòðîëÿ.
Ïðÿìîóãîëüíûé ñãëàæèâàþùèé ôèëüòð ðàäèóñà r çàäàåòñÿ ñ ïîìîùüþ
ìàòðèöû ðàçìåðà (2r + 1) � (2r + 1), âñå çíà÷åíèÿ êîòîðîé ðàâíû1 2 1 2( )r � , à
ñóììà ïî âñåì ýëåìåíòàì ðàâíà åäèíèöå. Ïðè ôèëüòðàöèè ñ äàííûì ÿäðîì
çíà÷åíèå ïèêñåëÿ çàìåíÿåòñÿ óñðåäíåííûì çíà÷åíèåì ïèêñåëåé â êâàäðàòå
ñî ñòîðîíîé 2r + 1 âîêðóã íåãî. Ðåçóëüòàò ôèëüòðàöèè ñ ïîìîùüþ ïðÿìî-
óãîëüíîãî ôèëüòðà ïðèâåäåí íà ðèñ. 3, à.
 ñèñòåìàõ ÓÇ ýõîñêîïèè òàêèå ôèëüòðû ïðèìåíÿþòñÿ äëÿ øóìî-
ïîäàâëåíèÿ, ò.å. âîññòàíîâëåíèÿ èñõîäíîãî èçîáðàæåíèÿ, ê ïèêñåëÿì êîòî-
ðîãî äîáàâëåí ñëó÷àéíûé øóì. Èçìåíåíèå øóìà ïðîèñõîäèò íåçàâèñèìî îò
À.Ñ. Îãèð, Å.À. Îãèð
110 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2017. V. 39. ¹ 3
á)
a
á
Ðèñ. 2. Èçìåíåíèå ÿðêîñòè (à) è êîíòðàñòíîñòè (á) èçîáðàæåíèÿ ñ ïîìîùüþ
ôèëüòðà ÿðêîñòè
ïèêñåëÿ ê ïèêñåëþ, è ïðè óñëîâèè, ÷òî ìàòåìàòè÷åñêîå îæèäàíèå çíà÷åíèÿ
øóìà ðàâíî íóëþ, øóìû ñîñåäíèõ ïèêñåëåé êîìïåíñèðóþò äðóã äðóãà.
×åì áîëüøå îêíî ôèëüòðàöèè, òåì ìåíüøå óñðåäíåííàÿ èíòåíñèâíîñòü
øóìà, îäíàêî ïðè ýòîì ïðîèñõîäèò è ñóùåñòâåííîå ðàçìûòèå çíà÷èìûõ äå-
òàëåé èçîáðàæåíèÿ.
Åñòåñòâåííî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî íà÷àëüíûì íåçàøóìëåííûì èçîáðàæå-
íèåì áóäåò ñõîäñòâî çíà÷åíèé èíòåíñèâíîñòè ïèêñåëåé, íàõîäÿùèõñÿ ðÿäîì.
Ïðè ýòîì, ÷åì ìåíüøå ðàññòîÿíèå ìåæäó ïèêñåëÿìè, òåì áîëüøå âåðîÿò-
íîñòü èõ ñõîäñòâà. Ýòî îòëè÷àåò ïåðâîíà÷àëüíîå íåçàøóìëåííîå èçîá-
ðàæåíèå îò øóìîâîé êîìïîíåíòû, äëÿ êîòîðîé ñõîäñòâî òî÷åê íå çàâèñèò
îò ðàññòîÿíèÿ ìåæäó íèìè. Ïîýòîìó ìîæíî ïîëàãàòü, ÷òî øóìîïîäàâ-
ëåíèå ñ ïîìîùüþ ïðÿìîóãîëüíîãî ôèëüòðà èìååò ñóùåñòâåííûé íåäîñ-
òàòîê: ïèêñåëè, íàõîäÿùèåñÿ íà ðàññòîÿíèè r îò îáðàáàòûâàåìîãî, âëèÿþò
íà ðåçóëüòàò â òîé æå ñòåïåíè, ÷òî è ñîñåäíèå [2, 3]. Áîëåå ýôôåêòèâíî
øóìîïîäàâëåíèå ìîæíî îñóùåñòâèòü, åñëè âëèÿíèå ïèêñåëåé äðóã íà
äðóãà óìåíüøàåòñÿ ñ óâåëè÷åíèåì ðàññòîÿíèÿ ìåæäó íèìè.
Ôèëüòð Ãàóññà ñ ÿäðîì
F i j e
i j
( , ) �
�
��
�
�
1
2
2 2
22
��
� , (3)
îáëàäàþùèé óêàçàííûì âûøå ñâîéñòâîì, èìååò íåíóëåâîå ÿäðî áåñêîíå÷-
íîãî ðàçìåðà. Îäíàêî ÿäðî ôèëüòðà î÷åíü áûñòðî óìåíüøàåòñÿ äî íóëÿ
Ïðîöåäóðà ôèëüòðàöèè äèàãíîñòè÷åñêèõ èçîáðàæåíèé äëÿ ïîâûøåíèÿ
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2017. Ò. 39. ¹ 3 111
à á
â
Ðèñ. 3. Ðåçóëüòàòû ïðèìåíåíèÿ ïðÿìîóãîëü-
íîãî ñãëàæèâàþùåãî ôèëüòðà (à), ôèëüòðà
Ãàóññà (á), ìåäèàííîãî ôèëüòðà (â)
ïðè óäàëåíèè îò òî÷êè (0, 0). Ïîýòîìó íà ïðàêòèêå ìîæíî îãðàíè÷èòüñÿ
ñâåðòêîé ñ îêíîì íåáîëüøîãî ðàçìåðà âîêðóã òî÷êè (0, 0) (íàïðèìåð, âçÿâ
ðàäèóñ îêíà ðàâíûì 3�).
Ôèëüòð Ãàóññà ÿâëÿåòñÿ ñãëàæèâàþùèì (ðèñ. 3, á). Îäíàêî, â îòëè÷èå
îò ïðÿìîóãîëüíîãî ôèëüòðà, îáðàçîì òî÷êè ïðè ãàóññîâîé ôèëüòðàöèè
ÿâëÿåòñÿ ñèììåòðè÷íîå ðàçìûòîå ïÿòíî ñ óìåíüøåíèåì ÿðêîñòè îò
ñåðåäèíû ê êðàÿì, ÷òî ãîðàçäî áîëüøå ñîîòâåòñòâóåò ðåàëüíîìó ðàçìûòèþ
îò ðàñôîêóñèðîâàííûõ ëèíç. Òàêèì îáðàçîì, èñïîëüçîâàíèå ôèëüòðà
Ãàóññà ìîæíî ñ÷èòàòü áîëåå ýôôåêòèâíûì ïðè øóìîïîäàâëåíèè: âëèÿíèå
ïèêñåëåé äðóã íà äðóãà ïðè òàêîé ôèëüòðàöèè îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíî
êâàäðàòó ðàññòîÿíèÿ ìåæäó íèìè. Êàê âèäíî èç (3), êîýôôèöèåíò ïðî-
ïîðöèîíàëüíîñòè, à ñëåäîâàòåëüíî, è ñòåïåíü ðàçìûòèÿ, îïðåäåëÿþòñÿ
ïàðàìåòðîì �.
Ìåäèàííûé ôèëüòð [5, 6] — îäèí èç ëó÷øèõ äëÿ óñòðàíåíèÿ ïîìåõ.
Ïîìåõà ñ íóëåâûì ìàòåìàòè÷åñêèì îæèäàíèåì, ïðèëàãàåìàÿ ê èñõîäíîìó
ñèãíàëó, — îäèí èç âèäîâ ïîìåõ. Ìåäèàííàÿ ôèëüòðàöèÿ ïîçâîëÿåò ýô-
ôåêòèâíî ïðåîäîëåâàòü ïîìåõè â áîëåå îáùåì ñëó÷àå, êîãäà îíè íåçàâè-
ñèìî âëèÿþò íà îòäåëüíûå ïèêñåëè. Ïðåèìóùåñòâî ìåäèàííîé ôèëüòðà-
öèè ïåðåä ëèíåéíîé ñãëàæèâàþùåé ôèëüòðàöèåé çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî
«ãîðÿ÷èé» ïèêñåëü íà òåìíîì ôîíå áóäåò çàìåíåí ÷åðíûì, à íå ðàçìûò ïî
îêðàèíå (ðèñ. 3, â).
Ìåäèàííûé ôèëüòð îñíîâàí íà íàõîæäåíèè ìåäèàíû — ñðåäíåãî
ýëåìåíòà ïîñëåäîâàòåëüíîñòè — â ðåçóëüòàòå åå óïîðÿäî÷èâàíèÿ ïî
âîçðàñòàíèþ (óáûâàíèþ). Íàïðèìåð, äëÿ îêðàèíû N (x, y), èìåþùåé äå-
âÿòü òî÷åê-ñîñåäåé, íåîáõîäèìî óïîðÿäî÷èòü ïî âîçðàñòàíèþ çíà÷åíèÿ
èíòåíñèâíîñòåé ýòèõ òî÷åê è íàçíà÷èòü èñêîìîìó ïèêñåëþ çíà÷åíèå ïÿ-
òîãî èç íàéäåííîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè.
 ðåçóëüòàòå ïðèìåíåíèÿ ñãëàæèâàþùåé ôèëüòðàöèè, êàê è áèëèíåé-
íîé (áèêóáè÷åñêîé) èíòåðïîëÿöèè, èçîáðàæåíèå òåðÿåò ðåçêîñòü, ñòàíî-
âèòñÿ áîëåå ðàçìûòûì. Äëÿ ïîâûøåíèÿ ÷åòêîñòè èçîáðàæåíèÿ â ýòîì
ñëó÷àå èñïîëüçóþòñÿ ôèëüòðû, íàçûâàåìûå êîíòðàñòîïîâûøàþùèìè, íà-
ïðèìåð ôèëüòðû ñ ÿäðàìè, êîòîðûå çàäàíû ìàòðèöàìè
F �
�
� �
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
0 1 0
1 5 1
0 1 0
, F �
� � �
� �
� � �
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
1 1 1
1 9 1
1 1 1
.
Ýôôåêò ïîâûøåíèÿ êîíòðàñòà äîñòèãàåòñÿ â ðåçóëüòàòå ïðîÿâëåíèÿ
ðàçíèöû ìåæäó èíòåíñèâíîñòÿìè ñîñåäíèõ ïèêñåëåé ïðè îòäàëåíèè èõ
À.Ñ. Îãèð, Å.À. Îãèð
112 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2017. V. 39. ¹ 3
äðóã îò äðóãà. Ýòîò ýôôåêò òåì çíà÷èòåëüíåå, ÷åì áîëüøå çíà÷åíèå öåíò-
ðàëüíîãî ÷ëåíà ÿäðà. Õàðàêòåðíûì àðòåôàêòîì ëèíåéíîé êîíòðàñòîïîâû-
øàþùåé ôèëüòðàöèè ÿâëÿþòñÿ çàìåòíûå ñâåòëûå è ìåíåå çàìåòíûå òåì-
íûå îðåîëû âîêðóã ãðàíèö (ðèñ. 4).
Ðàçíîñòíûå ôèëüòðû, èñïîëüçóåìûå â ñèñòåìàõ ÓÇ ýõîñêîïèè, çà-
äàþòñÿ äèñêðåòíûìè àïïðîêñèìàöèÿìè äèôôåðåíöèàëüíûõ îïåðàòîðîâ
(ïî ìåòîäó êîíå÷íûõ ðàçíîñòåé). Ïðîñòûì äèôôåðåíöèàëüíûì îïåðàòî-
ðîì ÿâëÿåòñÿ âçÿòèå ïðîèçâîäíîé ïî îäíîé êîîðäèíàòå � �( )x . Äàííûé
îïåðàòîð îïðåäåëåí äëÿ íåïðåðûâíûõ ôóíêöèé. Ñóùåñòâóåò ìíîãî ñïîñî-
áîâ îïðåäåëèòü àíàëîãè÷íûé îïåðàòîð äëÿ äèñêðåòíûõ èçîáðàæåíèé ñ
ïîìîùüþ ëèíåéíîãî ôèëüòðà.  ÷àñòíîñòè, ðàñïðîñòðàíåííûìè âàðèàí-
òàìè ÿâëÿþòñÿ ôèëüòðû Ïðþèòà (Prewitt),
F �
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
1 0 1
1 0 1
1 0 1
,
è ôèëüòðû Ñîáåëÿ (Sobel):
F �
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
1 0 1
2 0 2
1 0 1
.
Ôèëüòðû, ïðèáëèæàþùèå îïåðàòîð ïðîèçâîäíîé ïî ó êîîðäèíàòå
� �( )y ; ïîëó÷àþò òðàíñïîíèðîâàíèåì ìàòðèö. Ïðè ýòîì, â îòëè÷èå îò ñãëà-
æèâàþùèõ è êîíòðàñòîïîâûøàþùèõ ôèëüòðîâ, íå ìåíÿþò ñðåäíþþ èí-
òåíñèâíîñòü èçîáðàæåíèÿ (ñóììà ýëåìåíòîâ ÿäðà ðàâíà åäèíèöå). Â ðå-
çóëüòàòå ïðèìåíåíèÿ ðàçíîñòíûõ îïåðàòîðîâ, êàê ïðàâèëî, ïîëó÷àåòñÿ
èçîáðàæåíèå ñî ñðåäíèì çíà÷åíèåì èíòåíñèâíîñòè ïèêñåëÿ, áëèçêèì ê
Ïðîöåäóðà ôèëüòðàöèè äèàãíîñòè÷åñêèõ èçîáðàæåíèé äëÿ ïîâûøåíèÿ
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2017. Ò. 39. ¹ 3 113
Ðèñ. 4. Ðåçóëüòàò ïðèìåíåíèÿ êîíòðàñòîïîâûøàþùèõ ôèëüòðîâ
íóëþ (ñóììà ýëåìåíòîâ ÿäðà ôèëüòðà ðàâíà íóëþ). Âåðòèêàëüíîìó ïåðå-
ïàäó (ãðàíèöå) èñõîäíîãî èçîáðàæåíèÿ ñîîòâåòñòâóþò ïèêñåëè ñ áîëüøèìè
(ïî ìîäóëþ) çíà÷åíèÿìè íà ðåçóëüòèðóþùåì èçîáðàæåíèè. Ïîýòîìó ðàç-
íîñòíûå ôèëüòðû îïðåäåëÿþò ïðåäåëû íåîäíîðîäíîñòåé èçîáðàæåíèÿ.
Àíàëîãè÷íî ñ ïîìîùüþ ìåòîäà êîíå÷íûõ ðàçíîñòåé ìîæíî îáúåäè-
íèòü ôèëüòðû äëÿ äðóãèõ äèôôåðåíöèàëüíûõ îïåðàòîðîâ.  ÷àñòíîñòè,
äèôôåðåíöèàëüíûé îïåðàòîð Ëàïëàñà
� � �
�
�
�
�
2
2
2
2x y
ìîæíî ïðèáëèçèòü ê äèñêðåòíîìó èçîáðàæåíèþ, èñïîëüçóÿ ôèëüòð ñ
ìàòðèöåé
F � �
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
0 1 0
1 4 1
0 1 0
.
Íà ðèñ. 5 ïîêàçàíû ïðèìåðû ïðèìåíåíèÿ ôèëüòðîâ, âûäåëÿþùèõ
ãðàíèöû íåîäíîðîäíîñòåé èçîáðàæåíèÿ.
Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî ïðèìåíåíèå äàííîé ãðóïïû ôèëüòðîâ ñóùåñò-
âåííî èñêàæàåò èñõîäíîå èçîáðàæåíèå, â ïîëó÷åííîì èçîáðàæåíèè çíà÷è-
òåëüíî ïîä÷åðêíóòû òå îñîáåííîñòè (ãðàíèöû íåîäíîðîäíîñòè ñðåäû èëè
äèàãíîñòèðóåìîãî îáúåêòà), êîòîðûå ìîãóò îêàçàòüñÿ îïðåäåëÿþùèìè äëÿ
òî÷íîé äèàãíîñòèêè. Âîçìîæíîñòü ïðèìåíåíèÿ (â òåìïå ðåàëüíîãî âðåìå-
íè) îäíîãî èëè íåñêîëüêèõ ôèëüòðîâ, â çàâèñèìîñòè îò òèïà äèàãíîñòèêè,
ïðè ðàçðàáîòêå òåõíîëîãèè îáðàáîòêè äèàãíîñòè÷åñêèõ èçîáðàæåíèé ÿâ-
ëÿåòñÿ õîðîøèì ðåøåíèåì äëÿ îïåðàòîðà.
À.Ñ. Îãèð, Å.À. Îãèð
114 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2017. V. 39. ¹ 3
à á â
Ðèñ. 5. Ðåçóëüòàòû èñïîëüçîâàíèÿ ôèëüòðîâ âûäåëåíèÿ ãðàíèö: à — ôèëüòð
Ïðþèòà; á — ôèëüòð Ñîáåëÿ; â — ôèëüòð Ëàïëàñà
Âûâîäû
Ôîðìèðîâàíèå èçîáðàæåíèé — âàæíûé ýòàï â ðàáîòå ñèñòåì ýõîñêîïèè.
Îò êà÷åñòâà ñôîðìèðîâàííîãî àêóñòè÷åñêîãî èçîáðàæåíèÿ çàâèñèò äîñòî-
âåðíîñòü èíòåðïðåòàöèè âûÿâëåííûõ ñèñòåìîé íåîäíîðîäíîñòåé âíóò-
ðåííåé ñòðóêòóðû ñêàíèðóåìîãî îáúåêòà, èõ ãåîìåòðè÷åñêèõ ðàçìåðîâ è
ìåñòîïîëîæåíèÿ.
Çàäà÷è ôîðìèðîâàíèÿ è âûâîäà àêóñòè÷åñêîãî èçîáðàæåíèÿ â ñèñòåìå
ýõîñêîïèè ìîæíî ðàçäåëèòü íà äâà êëàññà:
çàäà÷è ïðåîáðàçîâàíèÿ ãåîìåòðèè èçîáðàæåíèÿ ñ ó÷åòîì ñïîñîáà ñêà-
íèðîâàíèÿ, ïàðàìåòðîâ ñêàíèðóþùåé ïîäñèñòåìû è ôèçè÷åñêèõ óñëîâèé
ðàññåÿíèÿ óëüòðàçâóêà â çîíäèðóåìîé ñðåäå;
çàäà÷è îáðàáîòêè ðåãèñòðèðóåìûõ äàííûõ (â ïèêñåëÿõ èçîáðàæåíèé)
ñ öåëüþ óëó÷øåíèÿ êà÷åñòâà èçîáðàæåíèÿ.
 ñèñòåìå ýõîñêîïèè ýòè çàäà÷è ðåàëèçóþòñÿ ñ ïîìîùüþ ïðîöåññîðîâ
âèäåîàäàïòåðîâ. Âîññòàíîâëåíèå ñîîòâåòñòâóþùåé ãåîìåòðèè ðåàëüíîãî
èçîáðàæåíèÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ ïîñðåäñòâîì èñïîëüçîâàíèÿ ïîäïðîãðàììû
âåðøèííîãî øðåéäåðà ãðàôè÷åñêîãî àäàïòåðà. Ýòî ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî â
ïðîöåññå èçìåíåíèÿ ãåîìåòðèè ôîðìèðóåìîãî àêóñòè÷åñêîãî èçîáðàæå-
íèÿ ìåíÿþòñÿ êîîðäèíàòû òî÷åê, ïðè ýòîì çíà÷åíèÿ èíòåíñèâíîñòåé ïèê-
ñåëåé îñòàþòñÿ íåèçìåííûìè.
Çàäà÷è, ñâÿçàííûå ñ óëó÷øåíèåì êà÷åñòâà èçîáðàæåíèÿ, êàê ïðàâèëî,
ðåøàþòñÿ ñ ïîìîùüþ èñïîëüçîâàíèÿ ïðîöåäóð ôèëüòðàöèè áèëèíåéíîé è
áèêóáè÷åñêîé èíòåðïîëÿöèè ñ íåèñêàæàþùèì óâåëè÷åíèåì âûáðàííûõ
ôðàãìåíòîâ èçîáðàæåíèÿ. Ïðèìåíåíèå ýòèõ âû÷èñëèòåëüíûõ ïðîöåäóð
óëó÷øàåò òàêæå ïðîñòðàíñòâåííîå ðàçðåøåíèå ìåëêèõ äåòàëåé ñêàíèðóå-
ìîãî îáúåêòà ïîñðåäñòâîì âûðàâíèâàíèÿ ãèñòîãðàììû èíòåíñèâíîñòè
ïèêñåëåé.
Ïðèìåíåíèå ìåäèàííîé è ãàóññîâîé ôèëüòðàöèè â ñèñòåìå ýõîñêîïèè
ïîçâîëÿåò óìåíüøèòü çàøóìëåííîñòü íà÷àëüíûõ àêóñòè÷åñêèõ èçîáðà-
æåíèé, ÷òî ÿâëÿåòñÿ âàæíûì óñëîâèåì äëÿ äîñòîâåðíîé èíòåðïðåòàöèè
íåîäíîðîäíîñòåé ñêàíèðóåìîé ñðåäû. Äëÿ ðàçëè÷íûõ òèïîâ àêóñòè÷åñêèõ
èçîáðàæåíèé íàáîð è ïîñëåäîâàòåëüíîñòü ïðèìåíåíèÿ ôèëüòðîâ ñ öåëüþ
äîñòèæåíèÿ íàèëó÷øåãî ðåçóëüòàòà ìîãóò áûòü ðàçëè÷íûìè. Ïîýòîìó â
ïðîåêòèðóåìîé òåõíîëîãèè ýõîñêîïèè îïåðàòîð èìååò âîçìîæíîñòü îïðå-
äåëèòü íàáîð ïðîöåäóð ôèëüòðàöèè â çàâèñèìîñòè îò âèäà òåêóùåãî
èçîáðàæåíèÿ.
Ïðîöåäóðà ôèëüòðàöèè äèàãíîñòè÷åñêèõ èçîáðàæåíèé äëÿ ïîâûøåíèÿ
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2017. Ò. 39. ¹ 3 115
ÑÏÈÑÎÊ ËÈÒÅÐÀÒÓÐÛ
1. Àâøàðîâ Å.Ì. Ãðàôè÷åñêàÿ ñòàíöèÿ ñîçäàíèÿ, õðàíåíèÿ, êîíâåðòèðîâàíèÿ, îáðàáîòêè è
âèçóàëèçàöèè DICOM èçîáðàæåíèé è PDF äîêóìåíòîâ. — [Ýë. ðåñóðñ]. — Ðåæèì
äîñòóïà — http://www.course-as.ru/download/pdf/AS_GSV-Michelangelo.pdf , 2010, 71 ñ.
2. Åâäîêèìîâ Â.Ô., Îãèð À.Ñ. Î äèñêðåòíîé ìàòåìàòè÷åñêîé ìîäåëè çâóêîâîé ãîëîãðàì-
ìû // Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. — 2000. — 22, ¹ 1. — Ñ. 3—8.
3. Îãèð À.Ñ., Òàðàïàòà Â.Â., Îãèð Å.À. Î ãîëîãðàôè÷åñêîé ñèñòåìå âèçóàëèçàöèè ìåäè-
öèíñêîãî íàçíà÷åíèÿ // Ñá. íàó÷. òðóäîâ ÈÏÌÝ ÍÀÍÓ «²íôîðìàö³éí³ òåõíîëî㳿». —
2006. — ¹ 37. — Ñ. 3—6.
4. Åâäîêèìîâ Â.Ô., Îãèð À.Ñ. Î ïîñòðîåíèè ñèñòåìû óëüòðàçâóêîâîãî êîíòðîëÿ êîíñòðóê-
öèîííûõ ìàòåðèàëîâ îáúåêòîâ ýíåðãåòèêè è ìàøèíîñòðîåíèÿ // Òàì æå. — 2001. — 23,
¹ 5. — Ñ. 85—90.
5. Åâäîêèìîâ Â.Ô., Îãèð À.Ñ., ×åìåðèñ À.À. è äð. Ìåòîäû îáðàáîòêè ýõîñèãíàëîâ, èñïîëü-
çóåìûå â ìåäèöèíñêèõ ãîëîãðàôè÷åñêèõ ñèñòåìàõ âèçóàëèçàöèè // Òàì æå. — 2011. —
33, ¹ 1. — Ñ. 99—114.
6. Åâäîêèìîâ Â.Ô., Îãèð À.Ñ., Òàðàïàòà Â.Â. Ìàòåìàòè÷åñêèå ìîäåëè ïðîöåññîâ ôîð-
ìèðîâàíèÿ èçîáðàæåíèé â ñèñòåìàõ óëüòðàçâóêîâîé äåôåêòîñêîïèè íåãîëîãðàôè-
÷åñêîãî òèïà // Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. — 2008. — 30, ¹ 1. — Ñ. 89—102.
Ïîñòóïèëà 01.02.17;
ïîñëå äîðàáîòêè 16.03.17
REFERENCES
1. Avsharov, E.M. (2010), “The graphic station of creation storage , conversion, processing
and visualization of DICOM images and PDF documents”, available at: http://www.
course-as.ru/download/pdf/AS_GSV-Michelangelo.
2. Evdokimov, V.F. and Ogir, A.S. (2000), “The discrete mathematical model for sound holo-
gram”, Elektronnoe modelirovanie, Vol. 22, no. 1, pp. 3-8.
3. Ogir, A.S., Tarapata, V.V. and Ogir, E.A. (2006), “About holographic visualization system
for medical purposes”, Informatsionnyie tekhnologii, Sbornik nauchnykh trudov IPME
NAN Ukrainy, no. 37, pp. 3-6.
4. Evdokimov, V.F. and Ogir, A.S. (2001), “On construction of an ultrasonic monitoring sys-
tem for the structural materials and objects of engineering”, Elektronnoe modelirovanie,
Vol. 23, no. 5, pp. 85-90.
5. Evdokimov, V.F., Ogir, A.S., Chemeris, A.A. and et al. (2011), “The method of processing
echo signals which are used in medical holographic visualization systems”, Elektronnoe
modelirovanie, Vol. 33, no.1, pp. 99-114.
6. Evdokimov, V.F., Ogir, A.S. and Tarapata, V.V. (2008), “Mathematical models of the imag-
ing processes in the systems of ultrasonic testing of nonholographic type, Elektronnoe
modelirovanie, Vol. 30, no. 1, pp. 89-102.
Received 01.02.17;
after revision 16.03.17
À.Ñ. Îãèð, Å.À. Îãèð
116 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2017. V. 39. ¹ 3
A.S. Ogir, E.A. Ogir
THE PROCEDURE OF FILTERING DIAGNOSTIC IMAGES
TO ENHANCE THEIR INFORMATIVENESS
Visualization of the processed medical images is a mandatory first step to reliable diagnosis, es-
pecially with complicated pathologies. To achieve substantial progress in quality of the restored
image a significant increase of the accuracy of the information contained therein is required. The
article presents an overview of filtration methods, through which it is possible to improve the
quality and, accordingly, the informativeness of diagnostic medical images. To obtain the best re-
sult, the diagnostic operator can given choose the necessary sequence of filters, depending on the
type of the diagnostic image.
K e y w o r d s: medical imaging, echoscopy, bicubic and bilinear interpolation, images filtration.
ÎÃÈÐ Àëåêñàíäð Ñòåïàíîâè÷, ä-ð òåõí. íàóê, ãë. íàó÷. ñîòð. Èí-òà ïðîáëåì ìîäåëèðîâàíèÿ â
ýíåðãåòèêå èì. Ã.Å. Ïóõîâà ÍÀÍ Óêðàèíû.  1972 ã. îêîí÷èë Êèåâñêèé èí-ò èíæåíåðîâ
ãðàæäàíñêîé àâèàöèè. Îáëàñòü íàó÷íûõ èññëåäîâàíèé — öèôðîâàÿ îáðàáîòêà ñèãíàëîâ è
àêóñòè÷åñêàÿ ãîëîãðàôèÿ.
ÎÃÈÐ Åëåíà Àëåêñàíäðîâíà, àñïèðàíò, ìë. íàó÷. ñîòð. Èí-òà ïðîáëåì ìîäåëèðîâàíèÿ â ýíåð-
ãåòèêå èì. Ã.Å. Ïóõîâà ÍÀÍ Óêðàèíû.  2003 ã. îêîí÷èëà Íàöèîíàëüíûé àâèàöèîííûé óíèâåð-
ñèòåò (ã. Êèåâ). Îáëàñòü íàó÷íûõ èññëåäîâàíèé — ìàòåìàòè÷åñêîå è êîìïüþòåðíîå ìîäåëè-
ðîâàíèå â îáëàñòè óëüòðàçâóêîâîé äèàãíîñòèêè ìàòåðèàëîâ è ñðåä; îáðàáîòêà, ïîñòîáðà-
áîòêà äèàãíîñòè÷åñêèõ èçîáðàæåíèé ìåäèöèíñêîãî íàçíà÷åíèÿ.
Ïðîöåäóðà ôèëüòðàöèè äèàãíîñòè÷åñêèõ èçîáðàæåíèé äëÿ ïîâûøåíèÿ
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2017. Ò. 39. ¹ 3 117
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-127620 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0204-3572 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T19:00:01Z |
| publishDate | 2017 |
| publisher | Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Огир, А.С. Огир, Е.А. 2017-12-24T10:01:36Z 2017-12-24T10:01:36Z 2017 Процедура фильтрации диагностических изображений для повышения их информативности / А.С. Огир, Е.А. Огир // Электронное моделирование. — 2017. — Т. 39, № 3. — С. 105-117. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0204-3572 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/127620 620.179 Визуализация обработанных медицинских изображений является обязательным первым шагом для достоверной диагностики, особенно при сложных патологиях. Для достижения существенного прогресса в качестве воссоздаваемого изображения требуется значительное увеличение точности содержащейся в нем информации. Представлен обзор методов фильтрации, с помощью которых можно повысить качество и информативность диагностических медицинских изображений. Для получения наилучшего результата оператор-диагност имеет возможность выбора необходимой последовательности фильтров в зависимости от типа диагностического изображения. Візуалізація оброблених медичних зображень є обов’язковим першим кроком для достовірної діагностики, особливо при складних патологіях. Для досягнення істотного прогресу в якості відтворюваного зображення потрібно значне збільшення точності вміщеної в ньому інформації. Представлено огляд методів фільтрації, за допомогою яких можна підвищити якість і інформативність діагностичних медичних зображень. Для отримання найкращого результату оператор-діагност має можливість вибору необхідної послідовності фільтрів в залежності від типу діагностичного зображення. Visualization of the processed medical images is a mandatory first step to reliable diagnosis, especially with complicated pathologies. To achieve substantial progress in quality of the restored image a significant increase of the accuracy of the information contained therein is required. The article presents an overview of filtration methods, through which it is possible to improve the quality and, accordingly, the informativeness of diagnostic medical images. To obtain the best result, the diagnostic operator can given choose the necessary sequence of filters, depending on the type of the diagnostic image. ru Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України Электронное моделирование Применение методов и средств моделирования Процедура фильтрации диагностических изображений для повышения их информативности The procedure of filtering diagnostic images to enhance their informativeness Article published earlier |
| spellingShingle | Процедура фильтрации диагностических изображений для повышения их информативности Огир, А.С. Огир, Е.А. Применение методов и средств моделирования |
| title | Процедура фильтрации диагностических изображений для повышения их информативности |
| title_alt | The procedure of filtering diagnostic images to enhance their informativeness |
| title_full | Процедура фильтрации диагностических изображений для повышения их информативности |
| title_fullStr | Процедура фильтрации диагностических изображений для повышения их информативности |
| title_full_unstemmed | Процедура фильтрации диагностических изображений для повышения их информативности |
| title_short | Процедура фильтрации диагностических изображений для повышения их информативности |
| title_sort | процедура фильтрации диагностических изображений для повышения их информативности |
| topic | Применение методов и средств моделирования |
| topic_facet | Применение методов и средств моделирования |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/127620 |
| work_keys_str_mv | AT ogiras procedurafilʹtraciidiagnostičeskihizobraženiidlâpovyšeniâihinformativnosti AT ogirea procedurafilʹtraciidiagnostičeskihizobraženiidlâpovyšeniâihinformativnosti AT ogiras theprocedureoffilteringdiagnosticimagestoenhancetheirinformativeness AT ogirea theprocedureoffilteringdiagnosticimagestoenhancetheirinformativeness |