Princípios e representação de...
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1Processamento de Imagens Médicas
Processamento de Imagens Médicas
Princípios e representação de imagens
Prof. Luiz Otavio Murta Jr.Informática Biomédica
Depto. de Física e Matemática (FFCLRP/USP)
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2Processamento de Imagens Médicas
Tópicos
• Processamento de imagens
• Percepção visual
• Modelos de imagens
▪ Representação
▪ Profundidade de pixels
• Brilho e contraste
• Histograma
▪ Algoritmo de contagem de histogra,a
▪ Equalização de histograma
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3Processamento de Imagens Médicas
Tipos de processamento de imagem
Processamento Digital de Imagem (descrição)
Domínio de aplicações 2D e 3D
Processamento de Imagem
Análise de Imagem
Compreensão de Imagem
Síntese de Imagem Descrição
Imagem
Imagem
Imagem
Imagem
Imagem
Medidas
Descrição
Entrada SaídaDesignação
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4Processamento de Imagens Médicas
• Percepção sensorial da visão
O Fenômeno Visual
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5Processamento de Imagens Médicas
Anatomia da visão:
• Córnea
• Cristalino
• Retina
• Nervo ótico
• Córtex visual
O Fenômeno Visual
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6Processamento de Imagens Médicas
Percepção sensorial da visão:
• Incidência de luz na retina
• Excitação dos cones e bastonetes
• Captação do nervo ótico
• Transporte de informação para o cortex visual (cérebro)
O Fenômeno Visual
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7Processamento de Imagens Médicas
Fisiologia da visão:
• Cones
• Bastonetes
O Fenômeno Visual
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8Processamento de Imagens Médicas
Fisiologia da visão:
• Cones
• Bastonetes
O Fenômeno Visual
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9Processamento de Imagens Médicas
Fisiologia da visão:
• Cones
• Bastonetes
O Fenômeno Visual
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10Processamento de Imagens Médicas
Fisiologia da visão:
• Cones
• Bastonetes
O Fenômeno Visual
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11Processamento de Imagens Médicas
O Fenômeno Visual
Fisiologia da visão:
• Cones
• Bastonetes
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12Processamento de Imagens Médicas
Processamento de imagem
Imagens médicas:
Raios X
Ressonância
Ultra-som
Medicina nuclear
......
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13Processamento de Imagens Médicas
Modelo simples de imagem
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14Processamento de Imagens Médicas
Modelo simples de imagem
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15Processamento de Imagens Médicas
Modelo simples de imagem
Localização de pixels:
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16Processamento de Imagens Médicas
Representação de imagem
Canais Bits/pix. Escopo Uso
1 1 0...1 Imagem binária, documento, fax...
1 8 0...255 Universal, foto, scan, iimpressão...
1 12 0...4095 Foto alta qualidade, scan, impressão...
1 14 0...16383 Foto profissional, scsn, impressão
1 16 0...65535 Fotos de altíssima qualidade,...
Tons de cinza
Canais Bits/pix. Escopo Uso
3 24 0...255 RGB universal, foto, scan, iimpressão...
3 36 0...4095 RGB foto alta qualidade, scan, impressão...
3 42 0...16383 RGB foto profissional, scsn, impressãoc
4 32 0...255 CMYK pre-impressão digital
Imagens colorifas
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17Processamento de Imagens Médicas
Representação de imagem
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18Processamento de Imagens Médicas
Representação de imagem
Arquivo:
Imagem:
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19Processamento de Imagens Médicas
Amostragem e Quantização
Ilustração esquemática de um sistema de conversão analógico / digital
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20Processamento de Imagens Médicas
Aquisição via CCD
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21Processamento de Imagens Médicas
Amostragem e Quantização
A codificação na conversão A/D se dá atribuindo a cada valor quantizado um número binário, como no exemplo abaixo.
Codificação
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22Processamento de Imagens Médicas
histograma de imagem com brilho e contraste originais
Brilho, Contraste e Histograma
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23Processamento de Imagens Médicas
histograma de imagem com brilho incrementado
Brilho, Contraste e Histograma
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24Processamento de Imagens Médicas
histograma de imagem com brilho reduzido
Brilho, Contraste e Histograma
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25Processamento de Imagens Médicas
histograma de imagem com contraste incrementado
Brilho, Contraste e Histograma
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26Processamento de Imagens Médicas
Brilho, Contraste e Histograma
histograma de imagem com contraste reduzido
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27Processamento de Imagens Médicas
Histograma
- Contagem de pixels em cada tom de cinza
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28Processamento de Imagens Médicas
Histograma
- Contagem de pixels em cada tom de cinza
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29Processamento de Imagens Médicas
Histograma
- Diferentes imagens podem ter o mesmo histograma?
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30Processamento de Imagens Médicas
Histograma
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31Processamento de Imagens Médicas
Histograma
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32Processamento de Imagens Médicas
Histograma
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33Processamento de Imagens Médicas
Histograma
Histogramas distribuídos significam melhores imagens?
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34Processamento de Imagens Médicas
Histograma
Algoritmo:
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35Processamento de Imagens Médicas
Histograma
Algoritmo de histograma de tamanho definido:
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36Processamento de Imagens Médicas
Histograma
Histograma de imagens coloridas
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37Processamento de Imagens Médicas
Transformação de níveis de cinza
( )( )
min
minmax
minmaxmin)( Ix
II
OOOxf −
−
−+=
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38Processamento de Imagens Médicas
Equalização de histograma
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39Processamento de Imagens Médicas
Equalização de histograma
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40Processamento de Imagens Médicas
Equalização de histograma
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41Processamento de Imagens Médicas
Equalização de histograma
Objetivo: encontrar uma funçào que equalize o histograma
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42Processamento de Imagens Médicas
Equalização de histograma
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43Processamento de Imagens Médicas
Equalização de histograma
Assuma por um momento que níveis de intensidade são
quantidades contínuas normalizadas para o escopo [0, 1],
- função de densidade de probabilidade (PDF)
Desejado:
Transformação:
para k = 1, 2, ..., L onde sk é o valor de
intensidade na imagem de saída
(processada) que corresponde aos valores
rk na imagem de entrada
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44Processamento de Imagens Médicas
Equalização de histograma
Histograma cumulativo
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45Processamento de Imagens Médicas
Equalização de histograma
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46Processamento de Imagens Médicas
Equalização de histograma
Histograma cumulativo
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47Processamento de Imagens Médicas
Equalização de histograma
xi ni
0/7 790
1/7 1023
2/7 850
3/7 656
4/7 329
5/7 245
6/7 122
7/7 81
Histograma de imagem octal (3 bits de resolução): escopo 0...7
Tamanho: 64 x 64 = 4096 pixels
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48Processamento de Imagens Médicas
Equalização de histograma
xi ni Pi=ni/N
0/7 790 0.19
1/7 1023 0.25
2/7 850 0.21
3/7 656 0.16
4/7 329 0.08
5/7 245 0.06
6/7 122 0.03
7/7 81 0.02
Pi = frequencia normalizada
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49Processamento de Imagens Médicas
Equalização de histograma
xi ni Pi=ni/N y’=Fi
0/7 790 0.19 0.19
1/7 1023 0.25 0.44
2/7 850 0.21 0.65
3/7 656 0.16 0.81
4/7 329 0.08 0.89
5/7 245 0.06 0.95
6/7 122 0.03 0.98
7/7 81 0.02 1.00
yi = distribuição acumulada
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50Processamento de Imagens Médicas
Equalização de histograma
xi ni Pi=ni/N y’=Fi y1j
0/7 790 0.19 0.19 1/7
1/7 1023 0.25 0.44 3/7
2/7 850 0.21 0.65 5/7
3/7 656 0.16 0.81 6/7
4/7 329 0.08 0.89 6/7
5/7 245 0.06 0.95 7/7
6/7 122 0.03 0.98 7/7
7/7 81 0.02 1.00 7/7
y1i = yi aproximado a xi
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51Processamento de Imagens Médicas
Equalização de histograma
xi ni Pi=ni/N y’=Fi y1j P1
j
0/7 790 0.19 0.19 1/7 0.19
1/7 1023 0.25 0.44 3/7 0.25
2/7 850 0.21 0.65 5/7 0.21
3/7 656 0.16 0.81 6/7
4/7 329 0.08 0.89 6/7 0.24
5/7 245 0.06 0.95 7/7
6/7 122 0.03 0.98 7/7
7/7 81 0.02 1.00 7/7 0.11
Repetindo o processo...
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52Processamento de Imagens Médicas
Equalização de histograma
xi ni Pi=ni/N y’=Fi y1j P1
j F1j
0/7 790 0.19 0.19 1/7 0.19 0.19
1/7 1023 0.25 0.44 3/7 0.25 0.44
2/7 850 0.21 0.65 5/7 0.21 0.65
3/7 656 0.16 0.81 6/7
4/7 329 0.08 0.89 6/7 0.24 0.89
5/7 245 0.06 0.95 7/7
6/7 122 0.03 0.98 7/7
7/7 81 0.02 1.00 7/7 0.11 1.00
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53Processamento de Imagens Médicas
Equalização de histograma
xi ni Pi=ni/N y’=Fi y1j P1
j F1j y2
j
0/7 790 0.19 0.19 1/7 0.19 0.19 0/7
1/7 1023 0.25 0.44 3/7 0.25 0.44 2/7
2/7 850 0.21 0.65 5/7 0.21 0.65 4/7
3/7 656 0.16 0.81 6/7 5/7
4/7 329 0.08 0.89 6/7 0.24 0.89 6/7
5/7 245 0.06 0.95 7/7 7/7
6/7 122 0.03 0.98 7/7 7/7
7/7 81 0.02 1.00 7/7 0.11 1.00 7/7
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54Processamento de Imagens Médicas
Equalização de histograma
xi ni Pi=ni/N y’=Fi y1j P1
j F1j y2
j P2j
0/7 790 0.19 0.19 1/7 0.19 0.19 0/7 0.19
1/7 1023 0.25 0.44 3/7 0.25 0.44 2/7 0.25
2/7 850 0.21 0.65 5/7 0.21 0.65 4/7 0.21
3/7 656 0.16 0.81 6/7 5/7 0.16
4/7 329 0.08 0.89 6/7 0.24 0.89 6/7 0.08
5/7 245 0.06 0.95 7/7 7/7
6/7 122 0.03 0.98 7/7 7/7
7/7 81 0.02 1.00 7/7 0.11 1.00 7/7 0.11
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55Processamento de Imagens Médicas
Equalização de histograma
xi ni Pi=ni/N y’=Fi y1j P1
j F1j y2
j P2j F2
j
0/7 790 0.19 0.19 1/7 0.19 0.19 0/7 0.19 0.19
1/7 1023 0.25 0.44 3/7 0.25 0.44 2/7 0.25 0.44
2/7 850 0.21 0.65 5/7 0.21 0.65 4/7 0.21 0.65
3/7 656 0.16 0.81 6/7 5/7 0.16 0.81
4/7 329 0.08 0.89 6/7 0.24 0.89 6/7 0.08 0.89
5/7 245 0.06 0.95 7/7 7/7
6/7 122 0.03 0.98 7/7 7/7
7/7 81 0.02 1.00 7/7 0.11 1.00 7/7 0.11 1.00