• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      小波變換壓縮技術(shù)在PACS中的應(yīng)用

      2019-03-29 10:15:48楊云楊晨旭
      科學(xué)與技術(shù) 2019年9期
      關(guān)鍵詞:小波變換

      楊云 楊晨旭

      摘要:以小波變換為研究對(duì)象,將其引入PACS系統(tǒng)當(dāng)中并替代目前PACS所使用的DICOM3.0標(biāo)準(zhǔn)中配套的RLE步長(zhǎng)編碼壓縮技術(shù)。分析小波變換在PACS系統(tǒng)當(dāng)中的壓縮效率,在圖像壓縮效果、運(yùn)行效率等方面將小波變換與RLE步長(zhǎng)編碼做一個(gè)全面的對(duì)比分析,通過主觀因素與客觀因素兩個(gè)方面論證小波變換替代RLE步長(zhǎng)編碼的可行性。

      關(guān)鍵詞:小波變換;PACS系統(tǒng);RLE步長(zhǎng)編碼

      隨著計(jì)算機(jī)的普及、信息化水平的不斷提高,紙質(zhì)存儲(chǔ)、膠片存儲(chǔ)等物理媒介存儲(chǔ)方式正在被計(jì)算機(jī)信息存儲(chǔ)所取代。各式各樣的信息保存與管理系統(tǒng)應(yīng)用而生,那么衡量這些系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)無非就是系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性與易用性和這些信息被系統(tǒng)接收后的存儲(chǔ)效率。如果信息被系統(tǒng)接收后不做變更直接存儲(chǔ)至服務(wù)器,那么勢(shì)必影像整個(gè)系統(tǒng)的存儲(chǔ)效率,造成大量的空間浪費(fèi)[1]。

      目前,一個(gè)有效解決存儲(chǔ)空間浪費(fèi)的方案就是運(yùn)用壓縮存儲(chǔ)技術(shù)。在現(xiàn)階段整個(gè)醫(yī)療行業(yè)里所使用的PACS系統(tǒng)大多都是基于DICOM3.0協(xié)議所開發(fā)的,這些PACS系統(tǒng)所使用的壓縮技術(shù)也是DICOM3.0類庫中所自帶的RLE步長(zhǎng)編碼。

      在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,經(jīng)常被存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)信息主要是病灶部位的影像信息以及病癥描述與診斷結(jié)果。這些信息中最為復(fù)雜的就是影像信息,為了診斷的準(zhǔn)確,醫(yī)學(xué)影像要求必須非常清晰,圖像質(zhì)量要求極高,這樣雖然為診斷帶來了便利,但是在傳輸和存儲(chǔ)時(shí)卻要占用大量的空間,造成不必要的浪費(fèi)。

      目前,我國醫(yī)療資源還不是特別充沛,各個(gè)醫(yī)院診所每天都有大量的患者,這就對(duì)醫(yī)生的診斷效率提出了更高的要求,如何有效提高醫(yī)生診斷的效率,無疑需要借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的快速處理能力。

      RLE步長(zhǎng)編碼壓縮影像信息后存在諸多問題,首先,醫(yī)學(xué)影像較為復(fù)雜,大部分影像都為病灶部位放大后呈現(xiàn),較為雜亂,導(dǎo)致壓縮效果不明顯,甚至對(duì)于有些復(fù)雜影像會(huì)造成文件增大的情況,無法達(dá)到壓縮的效果。再者,醫(yī)生打開RLE步長(zhǎng)編碼壓縮過的影像后會(huì)出現(xiàn)等待時(shí)間過長(zhǎng)的問題,這是RLE補(bǔ)償編碼自身壓縮算法所導(dǎo)致的。對(duì)于提高診斷效率而言,這兩點(diǎn)無疑是致命的。所以需要有一種更加高效、快捷的壓縮算法替代傳統(tǒng)的RLE步長(zhǎng)編碼壓縮技術(shù)。

      1.小波變換壓縮技術(shù)分析

      小波變換不是一個(gè)新事物,但是出現(xiàn)在醫(yī)用PACS中卻是極少見的。其定義是可設(shè) 是平方可積函數(shù), 是基本小波函數(shù),那么式(1)稱為 的小波變換,式中 為尺度因子且 , 是位移量, 的定義式可見式(2)。

      在僅僅考慮緊支集時(shí),基本小波 伴隨著 而逐漸減小[2],在現(xiàn)實(shí)計(jì)算中,我們經(jīng)常使用卷積來替代相關(guān),于是上面公式可變?yōu)槭剑?)和(4)。

      設(shè)其原始的序列長(zhǎng)度為M,小波函數(shù) 的支集長(zhǎng)度為N,那么卷積后長(zhǎng)度是M+N-1,因此存在邊界處理問題。如果我們使用循環(huán)卷積,則需要循環(huán)位移[3]。

      尺度離散化可取一個(gè)較為合理的值 ,使尺度因子 只取到 的整數(shù)次冪,即 僅?。?。

      位移離散化當(dāng)尺度取 時(shí),取位移 ,各位移為 。在 時(shí),相應(yīng)取 。因此,對(duì)應(yīng)的離散小波函數(shù)為:

      在特殊情況下 , 分別取值為 , 時(shí),式(3)就變成二進(jìn)小波,于是 的二進(jìn)小波變換為:

      通過更換 的值,就能夠得到不同尺度下的信號(hào)。二維小波進(jìn)而會(huì)離散化尺度參數(shù),位移參數(shù)就會(huì)發(fā)生連續(xù)。

      在經(jīng)過小波變換后,圖片數(shù)據(jù)中可能還存在數(shù)據(jù)冗余。如果小波變換技術(shù)應(yīng)用在圖像壓縮技術(shù)上,冗余數(shù)據(jù)需要盡可能的少,因此繼續(xù)選用正交小波進(jìn)行小波變換,進(jìn)而進(jìn)行圖像壓縮。

      2.圖像壓縮質(zhì)量評(píng)價(jià)

      無損壓縮算法的代價(jià)很大,因此壓縮效果不是特別理想,所以經(jīng)常使用有損壓縮算法來做圖像壓縮。做圖像壓縮首要的就是要能保證圖像壓縮后的質(zhì)量,通常情況下,壓縮圖像的質(zhì)量包括可讀性、失真度兩個(gè)方面[4]??勺x性是指在圖像中人們能從中得到多少信息;失真度就是壓縮后的圖像和初始圖像對(duì)比發(fā)生了多少的差異?,F(xiàn)在對(duì)靜態(tài)圖像壓縮質(zhì)量評(píng)價(jià)主要有兩種方法,它們是客觀方法和主觀方法??陀^方法主要是利用PSNR的值來從整體上體現(xiàn)初始圖像和失真圖像的灰度差別的評(píng)價(jià)方法??陀^方法使用范圍較為廣泛具有速度快、穩(wěn)定性好的特點(diǎn),但是忽略了人眼的視覺特點(diǎn)與呈現(xiàn)效果,沒有把人們的主觀感知考慮其中,所以可能會(huì)出現(xiàn)客觀方法評(píng)價(jià)得到的結(jié)果和主觀印象向差甚遠(yuǎn)。主觀方法是完全由醫(yī)生與專家根據(jù)已經(jīng)使用并規(guī)定好的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),評(píng)價(jià)影像的質(zhì)量。主觀方法雖然能夠反映人眼在視力上的主觀感受,但是卻容易受到他們本人自身因素和外界因素的影響,比如自己的經(jīng)驗(yàn)、他人的評(píng)價(jià)等,因此客觀性比較差。基于主觀方法本身的因素,本文更偏重使用客觀方法來進(jìn)行對(duì)比圖像壓縮的效果。

      圖像壓縮的客觀質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有編碼壓縮率和圖像質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面[5]。

      設(shè) 為壓縮圖像前初始圖像的比特?cái)?shù), 為壓縮后失真圖像的比特?cái)?shù),則編碼壓縮率 為:

      另一個(gè)壓縮評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是PSNR。首先需要對(duì)一副圖像進(jìn)行平均計(jì)算,得到一個(gè)均方的誤差數(shù)值為MSE[6]。如果一個(gè)圖像的大小為M×N原始圖像,那么我們可以設(shè)在第i行第j列像素值為 ,壓縮后的圖像在第i行第j列像素值為 。由此,均方誤差的定義可見式(8)。

      我們通常使用更為常見的信噪比來表示壓縮圖像的質(zhì)量評(píng)價(jià),單位為分貝。基本信噪比的定義可見公式(9)[7]。

      另外,解碼時(shí)間的長(zhǎng)短也是影響PACS系統(tǒng)流暢度與易用性的重要因素。醫(yī)生在使用PACS系統(tǒng)傳圖診斷時(shí),影像壓縮操作和影像解壓縮打開操作速度越快,診斷效率也就越高,從而節(jié)省醫(yī)生的更多時(shí)間用于做其他工作。

      主觀評(píng)價(jià)需要找多位醫(yī)生和專家來進(jìn)行評(píng)價(jià),請(qǐng)每位醫(yī)生對(duì)指定每幅圖片依據(jù)他們自身感覺進(jìn)行打分,最后把分?jǐn)?shù)根據(jù)公式(10)進(jìn)行一個(gè)平均計(jì)算,得到平均值。這個(gè)平均值可以作為主觀評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)。在公式(10)中, 代表主觀平均值, 表示第i種分值, 表示 的個(gè)數(shù)。

      3.結(jié)果對(duì)比分析

      本次對(duì)比影像主要為醫(yī)學(xué)鉬靶影像,鉬靶機(jī)拍攝影像為4張一組,這4張?bào)w位分別為RCC,LCC,RMLO,LMLO。本文取一組影像作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),這一組原始影像見圖1。

      從上面兩種壓縮算法的結(jié)果對(duì)比可知,小波變換壓縮得到的影像在空間占有率、壓縮率以及解碼時(shí)間上都比RLE步長(zhǎng)編碼壓縮得到的影像要好很多。只有在PSNR上,小波變換壓縮得到的結(jié)果稍差于RLE步長(zhǎng)編碼,但是由表2可知,小波變換得到的結(jié)果也是在人眼接收范圍之內(nèi)的,并不會(huì)對(duì)醫(yī)生診斷造成影響,所以小波變換壓縮技術(shù)完全可以在進(jìn)一步優(yōu)化的基礎(chǔ)上逐步替代RLE步長(zhǎng)編碼進(jìn)入PACS系統(tǒng)當(dāng)中,發(fā)展空間依然巨大。

      參考文獻(xiàn)

      [1] 蒲亞坤,叢爽. 基于小波變換的圖像壓縮改進(jìn)方法及其應(yīng)用[J]. 科技導(dǎo)報(bào),2009,27(18):28-32.

      [2] 傘興. 靜態(tài)圖像壓縮方法研究[D]. 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué),2007.

      [3] 劉敬. 基于小波變換的圖像壓縮算法研究[D]. 重慶大學(xué),2012.

      [4] Haralick R M,Sternberg S R,Zhuang X. Image Analysis Using Mathematical Morphology[J]. IEEE Transactions on Pattern Analysis & Machine Intelligence,1987,9(4):532-50.

      [5] Onken M,Eichelberg M,Riesmeier J,et al. Digital Imaging and Communications in Medicine[J]. Journal of Nuclear Medicine,2008,50(8):1384.

      [6] 孫一惟. 基于小波變換和DCT的圖像壓縮系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 吉林大學(xué),2016.

      [7] 李海蓉. 基于小波變換的圖像壓縮的SPIHT改進(jìn)算法[D]. 西安電子科技大學(xué),2009.

      作者簡(jiǎn)介:楊云(1965—),女,漢族,黑龍江,陜西科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院,研究方向:事數(shù)據(jù)倉庫與數(shù)據(jù)挖掘、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與信息安全、分布式系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、嵌入式計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、智能決策支持系統(tǒng)、智能信息處理。

      楊晨旭(1994—),男,漢族,江蘇泰興,西科技大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院,研究方向:數(shù)據(jù)挖掘。

      (作者單位:陜西科技大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院)

      猜你喜歡
      小波變換
      最優(yōu)小波包變換在齒輪箱振動(dòng)信號(hào)去噪中的應(yīng)用研究
      負(fù)壓波法管道泄漏監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)實(shí)踐與探索
      卷宗(2016年10期)2017-01-21 15:48:38
      基于峰度和小波變換的超短波信號(hào)調(diào)制識(shí)別
      基于雙樹四元數(shù)小波變換的圖像降噪增強(qiáng)
      MATLAB在《數(shù)字圖像處理》課程中的輔助教學(xué)
      基于互信息和小波變換的圖像配準(zhǔn)的研究
      保持細(xì)節(jié)的Retinex紅外圖像增強(qiáng)算法
      基于小波變換的數(shù)字水印技術(shù)
      考試周刊(2016年45期)2016-06-24 13:55:17
      基于Matlab的遙感圖像IHS小波融合算法的并行化設(shè)計(jì)
      科技視界(2016年11期)2016-05-23 08:13:35
      基于小波包絡(luò)分析的滾動(dòng)軸承典型故障診斷技術(shù)研究
      商情(2016年11期)2016-04-15 07:39:54
      富阳市| 老河口市| 泸水县| 外汇| 潍坊市| 洱源县| 新竹市| 太谷县| 黄浦区| 崇义县| 青阳县| 海南省| 屏东县| 大同县| 健康| 福贡县| 永新县| 双城市| 家居| 会泽县| 五指山市| 弥渡县| 南宁市| 兴宁市| 德阳市| 庐江县| 博客| 东台市| 富川| 仙桃市| 常宁市| 四会市| 永顺县| 柘城县| 余干县| 富蕴县| 临沭县| 左权县| 涞水县| 靖安县| 绵竹市|