كاهش نويز تصاوير راديوگرافي پزشكي با استفاده از گشتاورهاي كسري

The noise reduction of medical radiography images using fractional moments

زمينه: تصويربرداري راديوگرافي سريع‌ترين و آسان‌ترين راه براي كمك به پزشك براي نمايش و ارزيابي استخوان‌هاي شكسته و يا آسيب مهره‌اي و مفاصل است. اين مقاله يك روش بهبود تصاوير راديوگرافي پزشكي ارايه مي‌كند كه بر اساس استفاده از گشتاورهاي سيگنال آماري دريافتي است. روش كار: در اين مقاله تصوير نويزدار به‌صورت يك سيگنال آماري در نظر گرفته مي­شود و با استفاده از گشتاورهاي كسري نويز كاهش مي‌يابد. روش گشتاورهاي كسري، ازيك‌طرف داراي سرعتي شبيه روش گشتاور است، و از طرف ديگر محدوديت­هاي موجود درروش گشتاور كه گاهي منجر به نتايج با دقت ضعيف مي­شود را برطرف مي­نمايد. روش پيشنهادي درنهايت روي تصاوير راديوگرافي (CT) بررسي مي‌شود. يافته‌ها: اطلاعات به‌دست‌آمده از گشتاورهاي كسري سيگنال دريافتي، معياري براي تخمين پارامترهاي نويز و سطوح خاكستري تصوير اصلي است. يكي از محدوديت­هاي روش پيشنهادي اين است كه تصوير بايد چندين مرتبه ارسال شود، چراكه در بحث­هاي آماري، تنها با يك نمونه، امكان تصميم­گيري وجود ندارد. ميزان خطاي روش حذف نويز پيشنهادي برحسب تعداد دفعات ارسال تصوير اصلي، با 3=n، 6=n، 9=n و 14=n به ترتيب در حدود 0/009، 0/0009، 0/0002 و 0/0001 است. نتيجه‌گيري: نتايج شبيه‌سازي‌ها نشان مي‌دهند كه روش ارايه ‌شده، از بيشتر روش‌هاي مطرح حذف نويز، چه از لحاظ تخمين در نسبت سيگنال به نويزهاي پايين و چه از لحاظ كيفيت تصوير كارايي بالاتري دارد و در بازيابي ظرايف و جزئيات تصوير از مطرح‌ترين روش‌هاي موجود حذف نويز قوي‌تر است. اگرچه در اين روش به چندين بار ارسال عكس نياز ‌داريم، اما حتي با تعداد ارسال بسيار كم نيز نتايج مناسبي حاصل مي­شود. بنابراين، اين روش ازنظر عملي كاملا معقول بوده و سيستم را از حالت بلادرنگ خارج نمي­كند. بديهي است كه هر چه تعداد ارسال تصوير درروش پيشنهادي بيشتر باشد، خطاي كمتري رخ مي­دهد.

Background: This paper presents a method to improve medical radiography images based on the use of statistical signal moments. Methods: In this paper, the image with noise is considered as a statistical signal, and the noise reduction is performed by using fractional moments. The fractional moment’s method, on the one hand, has a speed similar to the moment method, and, on the other hand, has not the limitations of the moment method, which sometimes achieves inaccurate results. The proposed method is ultimately examined on radiographic images (CT). Results: The information obtained from the fractional moments of the received signal is a criterion to estimate the noise parameters and the gray scales of the main image. One of the limitations of the proposed method is that the image should be sent several times, because in statistical discussions, we cannot make a decision with only one sample. The error of the proposed noise reduction method in terms of the number of times the original image was sent, is about 0.009, 0.0009, 0.0002, and 0.0001, for n = 3, n = 6, n = 9 and n = 14, respectively. Conclusion: The simulation results show that the proposed method is more effective than the most conventional noise reduction methods, both in the low signal to noise ratio and in terms of image quality, and is more powerful than the most notable noise removal methods in restoring the subtleties and image details.