Publicação
Filtragem de ruído speckle em imagens clínicas de ecografia
| Resumo: | A ecografia assume-se como uma ferramenta de diagnóstico importante e frequentemente usada pelo facto de ser um meio económico, dinâmico, aliado à sua natureza não invasiva e não ionizante. No entanto, uma das suas principais deficiências é a baixa qualidade das imagens, devido à presença de ruído speckle, que para além de afetar o contraste da imagem pode, em certos casos, adicionar detalhes espúrios ou mascarar informação útil para o diagnóstico, ocasionando, deste modo grande subjetividade no diagnóstico médico. Devido à importância do tema, comprovado pelo aumento de artigos científicos na área, este trabalho faz uma descrição detalhada e comparativa das técnicas de filtragem mais eficientes que existem na atualidade, aplicando-as especificamente em imagens clínicas de ecografias abdominais, disponibilizadas durante o estágio no serviço de imagiologia do Hospital São Teotónio de Viseu, facilitando a sua implementação e análise para futura investigação na área. O objetivo deste trabalho é garantir a melhoria da qualidade das imagens ultrassónicas de modo-B, obtidas por um ecógrafo que estaria deficientemente otimizado, através da aplicação de diferentes técnicas de filtragem de ruído speckle, procurando contribuir para um menor grau de subjetividade na perceção visual da imagem e maior determinismo no diagnóstico médico. As técnicas de filtragem consideradas incluem abordagens de difusão anisotrópica, transformada wavelet e filtragem adaptativa. A comparação destas técnicas é baseada na sua aplicação em imagens simuladas e em imagens clínicas reais. As imagens simuladas utilizam imagens livres de ruído speckle, usadas como padrão de referência na comparação. Os resultados foram avaliados qualitativamente, pela análise da resolução axial e da perceção visual da imagem. A avaliação quantitativa procede à implementação de métricas de qualidade que quantificam a melhoria ao nível da distorção do sinal, da preservação dos contornos e da melhoria do contraste. A metodologia adotada permitiu constatar a melhoria na nitidez das imagens clínicas de ultrassons, destacando-se principalmente o filtro de difusão anisotrópica OSRAD, propiciando o melhor equilíbrio entre suavização e preservação da informação estrutural da imagem. The ultrasound is a major diagnostic procedure and its used quite a lot not only because its economic and dynamic but also due to its non-invasive and non-ionizing features. However, one of its major weaknesses is the poor quality of the images caused by the presence of speckle noise. It affects negatively the image contrast and in certain cases can add spurious details or hide some important diagnostic information and this can lead to the subjectivity in medical diagnosis. Due to the importance of the subject proven from the growth of scientific articles, this paper does a detailed and comparative description of the filtering techniques that are being used nowadays, applying it specifically to the abdominal ultrasound images that were made available during my stage at the imagiology service of São Teotónio Hospital -Viseu, making it easier their implementation and analysis for future research in the area. The main purpose of this work is to increase the B-mode ultrasonic images quality, obtained by a poorly optimized ultrasound machine using different speckle noise filtering techniques, seeking to contribute to low degree of subjectivity in visual perception and consequently a more precise medical diagnostics. The filtering techniques included anisotropic diffusion approach, wavelet transform and adaptive filtering. The comparison of these techniques is based on their application in simulated images and ultrasound clinical images. The simulated images use free-speckle images used as standard for comparison. The results were qualitatively evaluated by analyzing the axial resolution and by visual perception of image. The quantitative evaluation uses quality metrics that allows quantify the improvement in terms of signal distortion, contours preservation and contrast enhancement. The methodology adopted allows to seek an improvement in image sharpness of the clinical ultrasound images, highlighting mainly the anisotropic diffusion filter OSRAD, providing the best balance between smoothing and structural information preservation in image. |
|---|---|
| Autores principais: | Rosa, Rui Gonçalo Silva |
| Assunto: | Redução de ruído speckle ecografias modo-B filtragem linear e não linear difusão anisotrópica wavelets métricas qualidade segmentação de ecografias |
| Ano: | 2012 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Instituto Politécnico de Bragança |
| Idioma: | português |
| Origem: | Biblioteca Digital do IPB |
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Devido à importância do tema, comprovado pelo aumento de artigos científicos na área, este trabalho faz uma descrição detalhada e comparativa das técnicas de filtragem mais eficientes que existem na atualidade, aplicando-as especificamente em imagens clínicas de ecografias abdominais, disponibilizadas durante o estágio no serviço de imagiologia do Hospital São Teotónio de Viseu, facilitando a sua implementação e análise para futura investigação na área. O objetivo deste trabalho é garantir a melhoria da qualidade das imagens ultrassónicas de modo-B, obtidas por um ecógrafo que estaria deficientemente otimizado, através da aplicação de diferentes técnicas de filtragem de ruído speckle, procurando contribuir para um menor grau de subjetividade na perceção visual da imagem e maior determinismo no diagnóstico médico. As técnicas de filtragem consideradas incluem abordagens de difusão anisotrópica, transformada wavelet e filtragem adaptativa. A comparação destas técnicas é baseada na sua aplicação em imagens simuladas e em imagens clínicas reais. As imagens simuladas utilizam imagens livres de ruído speckle, usadas como padrão de referência na comparação. Os resultados foram avaliados qualitativamente, pela análise da resolução axial e da perceção visual da imagem. A avaliação quantitativa procede à implementação de métricas de qualidade que quantificam a melhoria ao nível da distorção do sinal, da preservação dos contornos e da melhoria do contraste. A metodologia adotada permitiu constatar a melhoria na nitidez das imagens clínicas de ultrassons, destacando-se principalmente o filtro de difusão anisotrópica OSRAD, propiciando o melhor equilíbrio entre suavização e preservação da informação estrutural da imagem. The ultrasound is a major diagnostic procedure and its used quite a lot not only because its economic and dynamic but also due to its non-invasive and non-ionizing features. However, one of its major weaknesses is the poor quality of the images caused by the presence of speckle noise. It affects negatively the image contrast and in certain cases can add spurious details or hide some important diagnostic information and this can lead to the subjectivity in medical diagnosis. Due to the importance of the subject proven from the growth of scientific articles, this paper does a detailed and comparative description of the filtering techniques that are being used nowadays, applying it specifically to the abdominal ultrasound images that were made available during my stage at the imagiology service of São Teotónio Hospital -Viseu, making it easier their implementation and analysis for future research in the area. The main purpose of this work is to increase the B-mode ultrasonic images quality, obtained by a poorly optimized ultrasound machine using different speckle noise filtering techniques, seeking to contribute to low degree of subjectivity in visual perception and consequently a more precise medical diagnostics. The filtering techniques included anisotropic diffusion approach, wavelet transform and adaptive filtering. The comparison of these techniques is based on their application in simulated images and ultrasound clinical images. The simulated images use free-speckle images used as standard for comparison. The results were qualitatively evaluated by analyzing the axial resolution and by visual perception of image. The quantitative evaluation uses quality metrics that allows quantify the improvement in terms of signal distortion, contours preservation and contrast enhancement. 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