BC/NW 2007, №1, (10) :16.11

 

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ЗАПОЛНЕНИЯ ПУСТОТ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ТРЕХМЕРНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ПО СЕЧЕНИЯМ

 

Чжао Цзюньцай, А. П. Шарапов

(Москва, Московский энергетический институт (технический университет), Россия)

 

 

В течение последних десятилетий диагностические методики пережили ряд принципиальных изменений. Использование ультразвука позволяет узнать состояние органов больных. Тем не менее, надо признать, что традиционные двумерные ультразвуковые изображения уже не могут удовлетворить требования современной медицины. Сегодня во многих случаях желательно видеть трехмерную структуру изображений человеческих органов, в связи с этим построение трехмерных ультразвуковых изображений становится все более и более актуальным.

В принципе, после получения серии сечений, для представления 3-D изображений данные обычно подвергаются некоторым процедурам предобработки, таких как преобразование координат, интерполяция, сегментация, реконструкция т.п. Безусловно, интерполяция имеет большое значение в отработке изображений. Сегодня современные ультразвуковые приборы позволяют получить качественные сечения. В то же время расстояние между сечениями на много раз больше, чем разрешение внутри сечения. Кроме того, распределение точек с точным значением не имеет никакой регулярности. Поэтому известные алгоритмы интерполяции (заполнения), такие как интерполяция ближайшим соседним элементом, пространственная линейная интерполяция, не позволяют получить качественное трёхмерное изображение.

Анализ известных алгоритмов заполнения пустот в массиве изображения показывает, что существенное время занимает не процесс вычисления по интерполяционной формуле, а поиск спроецированных точек в отсканированном массиве, особенно при сканировании с ручным приводом. В связи с этим в данной работе большое внимание уделено разработке нового алгоритма интерполяции для упрощения процесса поиска и повышение эффекта.

В разработанном алгоритме, прежде всего, производится вычисление значения яркости нового массива изображения путём анализа яркости восьми точек старого (отсканированного) массива по формуле

 .

Затем с помощью сгенерированного массива выполняется интерполяция изображения с использованием полинома третьей степени для заполнения пустот старого массива изображения. После этого для уменьшения ошибок используется метод усреднения яркостей соседних точек по формуле .

Разработанный алгоритм обеспечивает значительное сокращение времени выполнения, что обусловлено следующими причинами: во-первых, не затрачивается время на поиск близких ячеек с определенным значением; во-вторых, вместо абсолютных используются относительные координаты ячеек.

В то же время алгоритм обеспечивает достаточную точность вычисления и дает наилучшие результаты по сравнению с другими известными; поэтому может быть использован в аппаратуре, работающей в реальном масштабе времени.