Sommaire
Les grandes thématiques sont les suivantes
La radiologie conventionnelle
L'anamorphose
Les filtres linéaire
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- Segmentation - Extraction de paramètres - Classification ·Synthèse d'images - Tomographie - Visualisation 3D - La Fusion d'image |
- Filtrage spatial - Filtrage fréquentiel - Détection de contours ·Restauration d'images - Correction photométrique - Correction géométrique - Filtrage inverse |
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Image fixe (avec ou sans perte d'information)
Avant le traitement de l'image, il y a l'étape de NUMERISATION qui est très importante, elle est composée de l'ECHANTILLONNAGE et de la QUANTIFACATION.
·L'échantillonnage spatial permet de passer de l'objet 3D à une matrice de points élémentaires (pixels) et conditionne ainsi la résolution de l'image. Mieux sera l'échantillonnage du signal de formation de l'image meilleur sera la résolution.
·La quantification des niveaux permet d'attribuer une valeur pour chaque pixel de l'image et de définir le nombre de niveaux gris utilisé.
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Un autre paramètre, moins utilisé dans le domaine médical mais beaucoup plus utile dans d'autre application d'imagerie est la couleur. Trois systèmes sont utilisés en France :
Le système RVB (Rouge Vert Bleu) qui est additif.
Le système CMJ (Cyan Magenta Jaune) qui est soustractif
Le système HSL (Hue = teinte, Saturation, Luminosité)
Traitement de l'image en Radiologie conventionnelle
Le traitement d'image en radiographie est essentiellement utilisé pour avoir une meilleur qualité et visibilité des organes sur l'image et permettre ainsi de lever des indécisions. Les médecins sont aujourd'hui confronter à l'utilisation d'ordinateurs pour faire un diagnostique plus complet lors de la suspicion d'une anomalie anatomique sur l'image.
Les principaux traitement réalisée sont :
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·Changement de niveau de gris (différentiation d'organe de densité proche).
·Changement du contraste et de la luminosité (amélioration de la qualité). ·Application de filtre de convolution pour faire du contourage. ·Application de fonction sur l'image (exponentiel, log, carré, etc') ·Application de zoom sur l'image sans déformation. |
La radiologie conventionnelle.
En radiologie conventionnelle le traitement de l'image reste encore réserver aux centres et aux hôpitaux donc l'activité est très importante et travaillant avec des systèmes de radiographie numériques ou semi numériques. Les principaux traitement possible sont :
(LE FILTRAGE FREQUENTIEL, LA TRANSFORMATION GEOMETRIQUE ne seront pas aborder dans ce cours bien qu'il s sont utilisés en imagerie médical)
L'anamorphose
Le principe de l'anamorphose est d'appliquée l'opération au pixel élémentaire sans tenir compte de son environnement.
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S(x,y) = F[I(x,y)] ou F est l'opération appliquée
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Exemple d'opération :
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·Inversion des niveaux de gris
·Application de fonction Mathématiques ·Expansion de la dynamique ·Egalisation d'histogramme |
Ici on inverse les valeurs des pixels par rapport au niveaux de gris.
L'utilisation de fonction mathématique en traitement de l'image est très utile en médecine car beaucoup de phénomène biologique peuvent être modélisé par des fonctions mathématiques simples. On utilise le plus souvent les fonctions suivantes :
L'expansion de la dynamique est utile quand on à une image dont les niveaux de gris sont mal répartie par rapport à l'ensemble des pixel ainsi cette expansion permet de distribuer uniformément les niveaux de gris vis à vis de l'ensemble des pixels.
Il y a accroissement de la dynamique de l'image en étendant les valeurs des pixels sur l'ensemble des niveaux de gris.
Ce genre de traitement nous permet d'étendre la visibilité de l'image sur une gamme de niveaux de gris plus confortable pour l'il. Il y a également un accroissement du contraste par aplatissement de l'histogramme.
Le principe du filtrage spatial de l'image est l'application d'une opération au niveau du pixel élémentaire en tenant compte de son environnement (pixel voisin). Les application sont nombreuse en imagerie médicale :
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Renforcement
Détection de contour Elimination de bruit |
·Il existe de filtre spatial linéaire et non-linéaire.
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Les filtres linéaire remplace chaque pixel par une valeur égale à une somme pondérée de ses voisins (convolution) . Les noyaux de convolution sont des matrices dont la taille dépend du voisinage (3 x 3, 5 x 5, 7 x 7) .Ce sont toujours des matrices carrées et ayant un nombre de ligne et de colonne impaire.
On utilise le plus souvent des filtres :
Passe-haut qui applique en faite une opération dérivée sur l'image : Gradient, Laplacien.
Passe-bas qui réalise donc un lissage, une moyenne (Gaussien)
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·En imagerie médicale, la détection de contour s'effectue par des artifices un peut plus compliqué et en utilisant de la géométrie dans le plan et l'analyse vectorielle sur le gradient des pixels. En générale les noyaux de convolution se présentent de la façon suivante :
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·Pour les Gradients
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Avec a,b,c,d entier et x= 0 ou 1 On obtient une symétrie par rapport au point central = Orientation des front à mettre en évidence. Plus le noyau est grand , plus les contours sont larges (3x3, 5x5, 7x7) |
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Noyau de PREWITT
La différence est calculée de part et d'autre du point considéré le long d'une direction donnée (ligne, colonne, diagonale)
Noyau de SOBEL
La différence est calculée de part et d'autre du point considéré le long d'une direction donnée (ligne, colonne, diagonale), l'importance d'une direction est renforcée.
Pour le Laplacien : (C'est une dérivé de second ordre)
Noyau de SOBEL
Laplacien 3x3
Laplacien 5 x 5
Les filtres non-linéaires
On remplace chaque pixel par une valeur égale à une loi non-liénaire de ses voisins.
Il existe ainsi comme pour les filtres linéaire des filtres passe-haut et passe-bas :
Passe-haut :
Gradient, Roberts, Sobel, Prewitt, Différenciation, sigma
Passe-bas
Median, Ordre N, Passe-bas
Quelques exemples de filtre Non-Linéaire
1)Prewitt Non-liénaire
Passe-haut, transitions verticales et horizontales, maximum des deux gradient verticaux et horizontaux.
2)SOBEL non-linéaire
Passe-haut permettant de faire du contourage extérieurs par transitions verticales et horizontale.
3)Gradient non-linéaire
Passe-haut à transitions verticales et le maximum des deux valeurs absolues entre sa dérivation avec son voisin du dessus et la dérivation entre ces deux voisins de gauche.
4)Roberts
Passe-haut à transitions diagonales, avec un maximum des deux valeurs absolues entre sa dérivation avec son voisin au dessus à droite et la dérivation de ces deux autres voisins.
5)Différenciation
Passe-haut avec un maximum des différences avec ces trois voisins.
6)Passe-Bas
Réduction des détails et adoucissement des contours. On calcul la valeur moyenne des voisins si la dérivation est trop importante.
Si P(i,j) – M < 2*S alors P(i,j) = P(i,j) sinon P(i,j) = M
7)Médian
On calcule la valeur médiane du point et de ses voisins. Pas de flou sur les contours.
La mammographie
En mammographie le traitement de l'image est uniquement basé sur la notion de zoom car la faible différence de densité des tissus du sein ne permet pas au système numérique de faire des autodétections de micro-calcification. Les radiologues sont obligés d'examiner très finement l'image (cliché du sein) avec une loupe pour faire un meilleur diagnostique.
Actuellement la société View Tec commercialise un numériseur d'image (VIDAR MAMMOGRAPHYPRO) spécialement conçut pour la numérisation d'image de mammographie avec une résolution allant jusqu'à 570 DPI. Grâce au nouveau capteur CCD, celui-ci permet de saisir le plus petit détail (45µ taille de pixel) sur les films radiologiques. Grâce à ce système de numérisation des possibilités d'analyse d'image peuvent être mise en place pour la détection des nodules non visible à l'il nu.
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