Dopasowanie krzywej tonalnej i równoważenie poziomów szarości przy kontrastowaniu i wstępnej wizualizacji struktur w analizie zdjęć medycznych

Abstract

The article presents a group of transformations which medical pictures can be subjected to, in the aim of enhancing their contrast and better distinguishing and diagnosis of organs shown in this pictures. In this work the analysis was based on images acquired by various techniques, such as roentgenography (RTG), magnetic resonance (MRI), classic computer tomography (CT) and ultrasonography (USG). Contrast expansion in these images was performed using the histogram method of balancing of gray levels and the method based on the modification of tonal curve. Such transformations were necessary during preliminary processing of these images, especially to adjust their quality for next steps of the analysis in case of automatic medical diagnosis, and also to enable their visual evaluation by specialists and diagnostic interpretation of images of organs and their structural features. The studies show that the method based on the modification of tonal curve yields better results in case of images acquired by roentgenography and magnetic resonance imaging. On the other hand, histogram method is more suitable for contrast expansion in CT and USG images.

W artykule omówiono grupę transformacji i przekształceń, jakim mogą być poddawane zdjęcia medyczne w celu polepszenia ich kontrastowości dla potrzeb rozpoznawania i diagnostyki widocznych na nich narządów. W pracy rozważono obrazy medyczne uzyskane w trakcie badań z wykorzystaniem różnych technik wizualizacyjnych, tj. badań rentgenowskich (RTG), obrazów z tomografii rezonansu magnetycznego (MRI), klasycznej tomografii komputerowej (CT) oraz diagnostyki ultrasonograficznej (USG). Kontrastowanie tych obrazów przeprowadzono metodą histogramowego wyrównywania poziomów szarości oraz metodą modyfikacji krzywej tonalnej. Wykonanie takich transformacji jest konieczne w trakcie wstępnego przetwarzania obrazów, zwłaszcza w celu dostosowania ich jakości do następnych etapów analizy w przypadku automatycznej diagnostyki medycznej, ale również w celu umożliwienia ich wizualnej oceny przez specjalistów, przy próbie interpretacji diagnostycznej otrzymanych w trakcie wizualizacji narządów i ich cech strukturalnych. Przeprowadzone badania pokazały, że do kontrastowania obrazów RTG oraz obrazów tomografii rezonansu magnetycznego MRI lepiej nadaje się metoda modyfikacji krzywej tonalnej. W pracy wykazano również wyższość metod histogramowych w kontrastowaniu obrazów CT i USG.