Ви є тут

Розробка метода фрактального стискування відеопотоків в автоматизованих системах управління хірургічними операціями

Автор: 
Абу Айаш Тетяна Ангівна
Тип роботи: 
Дис. канд. наук
Рік: 
2006
Артикул:
0406U000259
129 грн
Додати в кошик

Вміст

ГЛАВА 2
МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
2.1. Особенности информационной технологии фрактальной компрессии медицинских
изображений
Медицинские изображения, как правило, сложные, полноцветные, содержащие
контрастные переходы и мелкие детали (рис. 2.1). Все это позволяет отнести их к
так называемым фотореалистичным, требующим максимального напряжения всех
ресурсов при их кодировании-декодировании. В то же время, как следует из обзора
литературы, к ним вполне могут применяться фрактальные методы кодирования,
позволяющие получать высокие значения коэффициента сжатия при относительно
небольших потерях качества, допустимых при экстренном использовании изображений
для отдаленного участия (от консультаций до прямого управления операцией) через
сеть Internet медицинских специалистов широкого профиля.
Как известно, фотореалистичные изображения не являются в точности (полностью)
самоподобными, т.е. не содержат такого самоподобия, которое наблюдается во
фракталах [79, 81, 102]. Тем не менее, в любом изображении имеются области,
которые подобны при различном масштабе.
Отличие такого локального (ограниченного, кусочного) самоподобия от
самоподобия, присутствующего во фракталах, состоит в том, что изображение
формируется из преобразованных копий частей самого себя, а не всего самого
себя. Эти преобразованные части не образуют точную копию оригинального
изображения, и, следовательно, допускается некоторая ошибка в подобном
представлении изображения. Это означает, что изображение, которое кодируется
как множество преобразований, применяемых к определённым частям изображения,
будет не идентичной копией оригинального изображения, а его аппроксимацией.

Рис. 2.1. Пример медицинского изображения (в оригинале – полноцветного),
используемого при видеоэндоскопической операции на печени.
Для медицинских целей последнее, как упоминалось выше, во многих случаях
допустимо.
Действительно, когда речь идет о спасении жизни человека качество переданного
изображения может быть понижено до такого уровня, при котором, благодаря
приемлемой скорости передачи, обеспечивается сама возможность участия
необходимого отдаленного специалиста. Причем, в зависимости от стадии и
ответственности текущего этапа операции, требуемое соотношение
скорость/качество может существенно изменяться. Таким образом, управление
медицинским вмешательством с участием отдаленных специалистов нуждается в
постоянной адаптации системы к текущему этапу за счет варьирования параметров
кодирования-декодирования, влияющих на указанное соотношение.
Для создания возможности поиска и идентификации этих параметров в работе из
известных подходов к фрактальному кодированию-декодированию изображений (см.
Главу 1) был синтезирован метод базового фрактального преобразования (БФП),
использовавшийся в качестве базового для анализа и сравнительных характеристик
описанных ниже предложений и рекомендаций.
2.2. Метод базового фрактального кодирования-декодирования неподвижных
медицинских изображений
Как известно, фрактальное кодирование начинается с разбиения изображения на
фрагменты (блоки). Основная идея блочного разбиения изображения заключается в
том, что изображение morigin разделяется на N неперекрывающихся ранговых блоков
Ri, iО{1…N}, которые покрывают всё изображение, т.е. содержат каждый пиксель
изображения.
На рис 2.2 приведен пример разбиения медицинского изображения размером 160 Ч
160 пикселей на 20 Ч 20 = 400 ранговых блоков размером 8 Ч 8 пикселей каждый.

Рис. 2.2. Пример медицинского изображения, разбитого на ранговые участки
(блоки).
Затем в БФП формируется множество D, состоящее из бульших по площади, чем
ранговые, доменных блоков Dj, jО{1…M} того же изображения morigin, которые
могут перекрываться и не содержать каждый пиксель изображения.
Размер доменного блока – 16 Ч 16 пикселей.
Далее производится подбор каждому ранговому блоку некоторого доменного,
наиболее близкого ему по заданному критерию (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Подбор доменных блоков для соответствующих ранговых.
Алгоритм кодирования-декодирования в рамках метода БФП выглядит следующим
образом (рис. 2.4 и 2.5).
Рассмотрим более подробно работу отдельных блоков общей схемы алгоритма
фрактального кодирования-декодирования изображений, на котором основан БФП.
Используемый в работе метод БФП «работает» с изображениями конкретных размеров,
содержащими постоянное количество пикселей. Таким образом, общая
последовательность операций преобразования информации при применении метода
базового фрактального преобразования изображений выглядит следующим образом.
Рис. 2.4. Схема алгоритма кодирования, принятого в методе БФП.
Рис. 2.5. Блок-схема алгоритма декодирования, принятого в методе БФП.
Получить изображение в виде пикселей, расположенных в узлах прямоугольной
решетки (матрицы) размером 160 Ч 160 = 25600 пикселей (рис. 2.6).
Рис. 2.6. Схема расположения 160 Ч 160 пикселей на изображении в формате tga.
Преобразовать изображение в Z-матрицу значений яркости каждого пикселя.
Присвоить каждому пикселю номер, двигаясь построчно слева направо и сверху
вниз.
Разбить изображение на 400 неперекрывающихся ранговых блоков, представляющих
собой квадраты 8 Ч 8 пикселей.
Пронумеровать ранговые блоки, двигаясь построчно слева направо и сверху вниз.
Разбить изображение на (160 – 15) Ч (160 – 15) = 21025 неперекрывающихся
доменных блоков, представляющих собой квадраты 16 Ч 16 пикселей.
Пронумеровать доменные блоки, двигаясь построчно слева нап