Wavelets Обработка медицинского изображения Проекты. - презентация

1 Wavelets Обработка медицинского изображения Проекты

2 Per Henrik Hogstad Пер Хенрик Хогстад -Математика -Статистика -Физика(главный предмет: Теоретическая ядерная физика) -Информатика -Программирование / Объектно-ориентированное программирование -Алгоритмы и структура данных -Базы данных -Обработка цифрового изображения -Тезисы руководителя проекта -Научно-исследовательская работа -Пер Х. Хогстад:Матем. Wavelets + компьютерная программа/Медицина -Студенты:прикладная программа + исследование Wavelets/Медицина

3 Научно- исследовательская работа SINTEF: Медицинский университет ультразвука, Тронхейм Норвержский радиационный госпиталь в Осло Sørlandet госпиталь, Kристиансанн / Aрендал Математика - Информатика - Meдицина

4 Mатематика Информатика Медицина SINTEF Медицинский университет ультразвука, Тронхейм -Обнаружение кровеносного сосуда ультра- звуком Норвержский Радиационный госпиталь в Осло -Линейный акселератор -Определение спокойной позиции -База данных -Обработка изображения ( Wavelets) Sørlandet госпиталь, Kристиансанн -Толщина кости -Толщина кровеносного сосуда печени Sørlandet госпиталь, Aрендал -IR-диагностика

5 Научно-исследовательская работа Норвержский радиационный госпиталь, Oсло - Линейный акселератор: управление -База данных (пациент/служащий/работа) -Вычисления спокойной позиции -Mатематические вычисления медицинской информации -Форматы изображения (bmp, dicom, …) -Удаление шума -Graylevel manipulation (гистограмма, …) -Скручивание, вычисление наклона -Mногослойные изображения -Tрансформации (4-мерное, Wavelet, …) -Mаммография -... Wavelet

6 DNR Линейный акселератор Базы данных Спокойная позиция Обработка изображения

7 Радиационная терапия - Спокойная позиция Исходное изображениеКонтрольное изображение

8 Обработка цифрового изображения Компьютерное манипулирование изображением Изображение на входе Компьютер Изображение на выходе Цифровая обработка изображения

9 Трансформация изображения Оригинальное изображение Преобразованное изображение

10 Гистограмма

11 Коррекция гистограммы

12 Свертывание

13 Fourier-преобразование квадратной волны f(x) square wave (T=2) N=2 N=10 N=1

14 Трансформация изображения Fourier-преобразование (2-dim)

15 Wavelets Новый математический метод с широчайшими возможностями Разделение функции на части с информацией о периодичности, времени, позиции Обработка сигнала-Обработка изображения-Aстрономия/Оптика/Ядерная физика Изображение/Распознавание речи-Сейсмология-Уравнения/Разрыв …

16 Wavelets приобрели настолько захватывающее развитие в прошлом десятилетии, что объединили исследователей в различных областях знаний: Сейсмическая геология Обработка сигнала (исследование частоты, компрессия, …) Обработка изображения(сжатие изображения, video-компрессия,...) Устранение шумовых помех КоммуникацииИнформатика Maтематика Электрические технологии Квантовая физика Maгнитный резонанс Mузыка Диагностика рака Экономика … Сферы использования Wavelets распространяется с огромной скоростью

17 Представление Wavelets

18 Wavelets – стандартные блоки, способные быстро произвести корреляцию информации. В настоящее время невозможно дать точное определение Wavelets. Сфера исследований расширяется так быстро и результаты исследований столь значительны, что если вы сегодня сформулируете дефиницию Wavelets, то уже завтра она не будет абсолютной. Весьма обобщенное определение может быть таким: : Wavelets = стандартные блоки Wavelets – стандартные блоки для общих функцийWavelets – стандартные блоки для общих функций Wavelets локализируются на космической частоте Wavelets локализируются на космической частоте Wavelets имеют быстро преобразуемые алгоритмы Wavelets имеют быстро преобразуемые алгоритмы

19 Wavelets – математические функции, которые спосбны перевести данные в компоненты различной частоты и затем изучать каждый компонент с разрешением, подобранным к его масштабу. Wavelets имеют преимущество перед традиционными Fourier методами в анализе физической ситуации, где сигнал является переходным или содержит разрывы и острые пики. Частота / Переходные сигналы / Неоднородность Принятие нового мышления, или перспективы в обработке данных Data

20 Wavelets - Различные масштабы

21 CWT - Время и частота локализации Время Частота Маленькое a: CWT разрешает явления, близкие по времени. Большое a: CWT разрешает события, близкие по частоте. CWT обеспечивает лучшее решение частоты в самом нижнем конце спектра частоты. Wavelet – естественный инструмент для анализа сигналов, в которых быстро меняющиеся высокочастотные компоненты наложены на медленно меняющиеся низкочастотные компоненты (сейсмические сигналы, музыкальные композиции, фотографии…).

22 Трансформация изображения Детали Оригинальное изображение Детали изображения Остальная часть изображения

23 Дискретная Wavelet-трансформация

24 Компрессия 1:50 JPEGWavelet Original

25 Анализ /Синтез Пример J=5 Число образцов (выборка): 2 J = 32 2 J = 32

26 Анализ Синтез J=5 Выборка: 2 5 = 32 j=4j=5j=3j=2j=1j=0

27 j=4j=5j=3j=2j=1j=0

28 Фильтрование / Сжатие Сжатие данных Remove low W-values Lowpass-filtering Replace W-values by 0 for low a-values Highpass-filtering Replace W-values by 0 for high a-values

29 Wavelet-трансформация Morlet Wavelet Fourier/Wavelet Fourier Wavelet

30 Wavelet-трансформация Morlet Wavelet Fourier/Wavelet Fourier Wavelet

31 Wavelet-трансформация Morlet Wavelet - Видимые колебания

32 Wavelet-трансформация Morlet Wavelet - Невидимые колебания [1/2]

33 Wavelet-трансформация Morlet Wavelet - Невидимые колебания [2/2]

34 Wavelets Элементарные знания - Информатика - Программирование / Ориентация на объект (Java / C++) - Математика - Линейная алгебра(Положение вектора / Базовые функции / Матрицы/ … ) - Fourier анализ - Статистика - Физика

35 Определение непрерывной Wavelet- трансформации CWT Непрерывная во времени трансформация wavelet (CWT) f(x) относительно wavelet (x): L 2 (R)

36 Трансформация Wavelet

37 Трансформация Wavelet Опухоль

38 Норвежский радиационный госпиталь Маммография Диаметр Относительная контрастность Число микроотвердений

39 Норвежский радиационный госпиталь Маммография - Mexican Hat - 2 Dim

40 Норвежский радиационный госпиталь Маммография

41 Артрит Измерение кости Morlet Внешняя часть E/I: контур кости Krsand

42 Толщина кровеносного сосуда печени Morlet Krsand

43 ТолщинаТолщина Mexican Hat Krsand

44 Arendal / Арендал Диагностика - Инфракрасное излучение

45 Ультразвуковое изображение - Обнаружение контура SINTEF – Unimed – Ультразвук - Тронхейм -Ультразвуковые изображения -Обнаружение контура (границ) -Удаление шума -Уточнение контура -Обнаружение контура -Вычисление контура

46 Ультразвуковое изображение - Обнаружение контура (границ) SINTEF – Unimed – Ультразвук - Тронхейм Аорта с протезомУльтразвуковое изображение

47 Обнаружение контура Свертывание

48 Обнаружение контура Wavelet Mexican Hat

49 Обнаружение контура Масштабирование

50 Обнаружение контура Один луч

51 Обнаружение контура Масштабирование

52 Обнаружение контура Wavelet - Scale Energy Wavelet- трансформа ция Inv Wavelet- трансформа- ции Wavelet scale dependent spectrum Энергия сигнала Мера распределения энергии сигнала f(x) как функция масштабирования.

53 Обнаружение контура Wavelet - Максимальный энергетический масштаб

54 Обнаружение контура Wavelet - Различные контуры

55 Методы подготовки изображений перед Wavelet-трансформацией 1Удаление шума Сильное Мягкое Полумягкое 2Обострение краев 3Различные Wavelets

56 Удаление шума Пороговая обработка СильноеМягкое Полумягкое

57 Устранение шумовых помех Синтетичное изображение 45 Wavelets test Оригинал Oригинал+ точка распространения функции+ белый гаусианнский шум

58 Устранение шумовых помех Синтетичное изображение

59 Устранение шума Ультразвуковое изображение Оригинал Полумягкое Мягкое

60 Обострение края

61 Различные Wavelets

62 Вычисление края

63 Mathematical изображение процесса - Application

64 Mатематическое изображение процесса - Application

65 Конец