Introducción Scalable Edge Enhancement With Automatic Optimization For Digital Radiographic Images Procesamiento de Imágenes Digitales 1

Índice 2 Introducción Radiografías Simples Radiografías Digitales Procesamiento De Radiografías Digitales Algoritmo AIO Motivación Descripción Algoritmo SEE Motivación Descripción Conclusiones 2

Índice 3 Introducción Radiografías Simples Radiografías Digitales Procesamiento De Radiografías Digitales Algoritmo AIO Motivación Descripción Algoritmo SEE Motivación Descripción Conclusiones 3

Introducción: Radiografías Simples Se realiza con Rayos X. Pueden penetrar a través del cuerpo humano y producir una imagen en una placa de fotografía. Dependiendo de la densidad de la estructura atravesada por los rayos producirá distintos tonos de grises. Al atravesar huesos aparecen tonos blancos. Finalmente se obtiene una imagen en escala de grises en la placa de fotografía. 4

Introducción: Radiografías Simples El tipo de placa fotográfica, contraste y brillo elegidos depende de la parte del cuerpo que se radiografía. Una vez hecha la radiografía, la fotografía recogida en la placa no puede ser manipulada de ninguna forma y constituye la única base para el diagnóstico. Debido a esto, ciertas patologías no pueden ser detectadas con este tipo de radiografías. 5

Índice 6 Introducción Radiografías Digitales Radiografías Simples Procesamiento De Radiografías Digitales Algoritmo AIO Motivación Descripción Algoritmo SEE Motivación Descripción Conclusiones 6

Radiografías Digitales Una alternativa es tratar digitalmente las imágenes obtenidas con el fin de apreciar detalles antes ocultos. Los rayos-X que pasan a través del cuerpo se convierten en fotones de luz visible con un detector. Los fotones son recogidos en un panel de silicio donde se convierten en señales eléctricas con un valor de intensidad determinado. 7

Radiografías Digitales El valor de intensidad denota un nivel de gris determinado para cada pixel en la imagen radiográfica digital obtenida. La imagen pasa a un ordenador para ser procesada. Suele tener un tamaño de 9 megapixeles con 10 bits por pixel en escala de grises. 8

Índice 9 Procesamiento De Radiografías Digitales Introducción Radiografías Simples Radiografías Digitales Procesamiento De Radiografías Digitales Algoritmo AIO Motivación Descripción Algoritmo SEE Motivación Descripción Conclusiones 9

Procesamiento De La Radiografía Digital Se trata básicamente de aplicar transformaciones a la imagen con el objetivo de realzar sus detalles: 10

Procesamiento De La Radiografía Digital Usamos dos algoritmos para el realce: AIO (Adaptative Image Optimization) y SEE (Scalable Edge Enhancement). El primero de ellos consigue obtener una mejor representación de la imagen restaurando los niveles de gris en zonas de peor visualización. El segundo es el que realmente lleva a cabo el realce de la imagen. 11

Índice 12 Procesamiento De Radiografías Digitales Algoritmo AIO Introducción Radiografías Simples Radiografías Digitales Procesamiento De Radiografías Digitales Algoritmo AIO Motivación Descripción Algoritmo SEE Motivación Descripción Conclusiones 12

Algoritmo AIO (Adaptative Image Optimization) Típicamente las operaciones utilizadas al trabajar con imágenes radiográficas digitales son la modificación de los niveles de grises y la ecualización del histograma. Recientemente, los investigadores Barski, Metter, Lee y Wang han ideado un nuevo algoritmo al que han bautizado con el nombre de PTONE. 13

Algoritmo AIO (Adaptative Image Optimization) PTONE consigue realzar la región de interés de la imagen de forma automática usando la transformada de Hough, obteniendo resultados verdaderamente impresionantes. Sin embargo este algoritmo presenta dos problemas: tiene un alto coste computacional y la estimación óptima de sus parámetros es demasiado subjetiva, sólo al alcance de radiólogos muy experimentados. 14

Índice 15 Procesamiento De Radiografías Digitales Algoritmo AIO Introducción Radiografías Simples Radiografías Digitales Procesamiento De Radiografías Digitales Algoritmo AIO Motivación Descripción Algoritmo SEE Motivación Descripción Conclusiones 15

Algoritmo AIO (Adaptative Image Optimization) AIO es una mejora del método de la modificación de los niveles de gris o modificación del histograma. 16

Algoritmo AIO (Adaptative Image Optimization) Consta de tres pasos: Detección de la región de interés Estadísticas de la imagen Cálculo de nivel y ventana y Función de Contraste 17

AIO : Detección De La Región De Interés (ROI) Se rastrea la imagen por filas y por columnas, detectando los puntos donde la varianza presenta un cambio significativo. Se obtienen por tanto cuatro puntos que determinan la región de interés de la imagen a la cual se le aplicarán el resto de operaciones. 18

AIO : Detección De La Región De Interés (ROI) 19

AIO : Estadísticas De La Imagen Se extraen los siguientes parámetros de la región de interes: Histograma. Valor máximo de intensidad. Valor mínimo de intensidad. 20

AIO: Nivel, Ventana Y Función De Transferencia De Contraste Con la intensidad máxima, mínima y media de ambas de la región de interés, y con tres valores de intensidad objetivo introducidos por el usuario obtenemos tres puntos en el plano. La interpolación cúbica de estos puntos determina la función de transferencia de contraste que proporciona los nuevos niveles de gris de los píxeles de la imagen. 21

Índice 22 Procesamiento De Radiografías Digitales Algoritmo SEE Introducción Radiografías Simples Radiografías Digitales Procesamiento De Radiografías Digitales Algoritmo AIO Motivación Descripción Algoritmo SEE Motivación Descripción Conclusiones 22

Algoritmo SEE (Scalable Edge Enhancement) El algoritmo AIO no permite distinguir con claridad ciertos detalles sutiles en algunas radiografías como las de pecho, importantes para un correcto diagnóstico clínico. Procedimientos basados en la técnica del realce de bordes, permiten mejorar la visualización de estos detalles. El realce de bordes se logra mediante la convolución de máscaras. 23

Algoritmo SEE (Scalable Edge Enhancement) Para minimizar el ruido en la imagen, se requieren máscaras de gran tamaño. El procesamiento con este tipo de máscaras deriva en un coste computacional alto. Teniendo en cuenta el tamaño real de las radiografías digitales, este método resulta prohibitivo. SEE supone una alternativa que evita estos problemas, consiguiendo resultados de calidad en tiempos de computación razonables. 24

Índice 25 Procesamiento De Radiografías Digitales Algoritmo SEE Introducción Radiografías Simples Radiografías Digitales Procesamiento De Radiografías Digitales Algoritmo AIO Motivación Descripción Algoritmo SEE Motivación Descripción Conclusiones 25

Algoritmo SEE(Scalable Edge Enhancement) Ienh = Iorg + Iedge * Si 26

Índice 27 Conclusiones Introducción Radiografías Simples Radiografías Digitales Procesamiento De Radiografías Digitales Algoritmo AIO Motivación Descripción Algoritmo SEE Motivación Descripción Conclusiones 27

Conclusiones Los algoritmos AIO y SEE representan una alternativa en el procesamiento de imágenes digitales médicas. Consiguen muy buenos resultados con un tiempo de computación aceptable. No necesitan parámetros de configuración excesivamente complejos, por lo que pueden ser manipulado sin ser un experto en radiología. 28

Preguntas 29

¡¡¡Muchas Gracias !!! 30 Daniel Gómez Brito Carlos Franganillo Martínez Rafael Haro Ramos 30