[go: up one dir, main page]

RU2530300C1 - Method of improving quality of structural image of biological object in optical coherence tomography - Google Patents

Method of improving quality of structural image of biological object in optical coherence tomography Download PDF

Info

Publication number
RU2530300C1
RU2530300C1 RU2013107910/08A RU2013107910A RU2530300C1 RU 2530300 C1 RU2530300 C1 RU 2530300C1 RU 2013107910/08 A RU2013107910/08 A RU 2013107910/08A RU 2013107910 A RU2013107910 A RU 2013107910A RU 2530300 C1 RU2530300 C1 RU 2530300C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
image
pixel
blocks
averaging
size
Prior art date
Application number
RU2013107910/08A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013107910A (en
Inventor
Сергей Геннадьевич Проскурин
Сергей Владимирович Фролов
Антон Юрьевич Потлов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ
Priority to RU2013107910/08A priority Critical patent/RU2530300C1/en
Publication of RU2013107910A publication Critical patent/RU2013107910A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2530300C1 publication Critical patent/RU2530300C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: disclosed is a method of obtaining a structural image of a biological object in optical coherence tomography. The method includes breaking down a source colour vide frame into non-overlapping spatial blocks consisting of more than one pixel. A structural image is obtained via small-angle raster scanning in the arm of an optical coherence tomography sample. The obtained image with a size of Piskh bytes is broken down into non-overlapping spatial blocks only on columns; adjacent column blocks are averaged pixel by pixel to form a new image with a size of Pstl bytes; the new image is broken down into non-overlapping spatial blocks only on rows; adjacent row blocks are averaged pixel by pixel to form a resultant image with a size of Pres bytes, and the averaging process is controlled based on an exponential relationship Pstl from the number of averaging column blocks Ustl and Pres from the number of averaging row blocks - Ustr.
EFFECT: high quality of the structural image of a biological object in optical coherence tomography.
7 dwg

Description

Изобретение относится к области кодирования изображения, в частности, может быть использовано для сжимающего кодирования структурного изображения биообъекта в оптической когерентной томографии с повышением при этом его контраста и информативности.The invention relates to the field of image coding, in particular, can be used for compressing coding of a structural image of a biological object in optical coherent tomography with an increase in its contrast and information content.

Известен способ сжатия и снятия сжатия изображения [см. Патент №2461977 (РФ), H04N 7/26 (2006.01), H04N 7/64 (2006.01), №2009127749/07/Цзо Ф.; Де В.С; Брюльс В.X.А.; Хиннен К.Й.Г.; Верберне М.Й. - 2007], принадлежащий корпорации "КОНИНКЛЕЙКЕ ФИЛИПС ЭЛЕКТРОНИКС Н.В.", в котором кластеры пикселей задаются для использования при сжатии и снятии сжатия изображения, при этом информация изображения, используемая для задания кластеров, может включать в себя значения пикселя в заранее определенной позиции относительно пикселя или соответствующие векторы движения, градиенты, текстуру и т.д. Техническим результатом является обеспечение ослабления артефактов сжатия.A known method of compression and decompression of the image [see Patent No. 2461977 (RF), H04N 7/26 (2006.01), H04N 7/64 (2006.01), No. 2009127749/07 / Zuo F .; De B. C; Brules B.X.A .; Hinnen K.Y.G .; Verberne M.Y. - 2007], owned by the CONINCLEKE PHILIPS ELECTRONICS N.V. corporation, in which pixel clusters are specified for use in image compression and decompression, while the image information used to specify the clusters may include pixel values at a predetermined position relative to a pixel or corresponding motion vectors, gradients, texture, etc. The technical result is to provide the weakening of compression artifacts.

Недостатками данного способа являются частичная потеря качества изображения и направленность на сжатие с наименьшими потерями качества уже существующих изображений.The disadvantages of this method are a partial loss of image quality and focus on compression with the least loss in quality of existing images.

За прототип принят способ сжатия изображений и видеопоследовательностей [см. Патент №2420021 (РФ), H04N 7/26 (2006.01), Н03М 7/34 (2006.01), H04N 11/04 (2006.01), №2009110512 / Мишуровский М.Н.; Джосан О.В.; Рычагов М.Н.; Рыбаков О.С.; Ли С.-С. - 2009], принадлежащий корпорации "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд." (KR), в котором предложено каждый цветной пиксель представлять тремя цветовыми компонентами, каждую из которых изначально кодируют десятью битами. Кодирование осуществляют путем разбиения исходного цветного видеокадра на неперекрывающиеся пространственные блоки и последующего разделения битового представления каждой из цветовых компонент пикселя на старшую часть, состоящую из более чем одного старшего бита, и младшую часть, состоящую из, по меньшей мере, одного младшего бита, далее раздельного кодирования старшей и младшей частей, причем кодирование старшей части осуществляют путем применения более одного способа кодирования, каждый из которых учитывает межпиксельные связи только в пределах обрабатываемого пространственного блока, оценки погрешности кодирования, выбора способа кодирования, дающего наименьшую погрешность, пересылки данных о способе кодирования посредством передачи префиксного кода, кодирования младшей части, которое осуществляется путем усреднения более одного значения, входящего в младшую часть, причем размеры областей усреднения в пределах младшей части зависят от выбранного метода кодирования старшей части, устанавливают фиксированное наперед количество бит, необходимое для компактного представления исходного пространственного цветного блока. Техническим результатом является эффективное сжатие цветного высококачественного изображения без видимых визуальных искажений.The prototype adopted a method of compressing images and video sequences [see Patent No. 2420021 (RF), H04N 7/26 (2006.01), Н03М 7/34 (2006.01), H04N 11/04 (2006.01), No. 2009110512 / Mishurovsky M.N .; Josan O.V .; Levers M.N .; Rybakov O.S .; Lee S.-S. - 2009], owned by SAMSUNG ELECTRONICS Co., Ltd. (KR), in which it is proposed that each color pixel be represented by three color components, each of which is initially encoded with ten bits. Encoding is carried out by splitting the original color video frame into non-overlapping spatial blocks and then dividing the bit representation of each of the color components of the pixel into the highest part, consisting of more than one high-order bit, and the low-order part, consisting of at least one low-order bit, then separate encoding of the older and younger parts, and the encoding of the older part is carried out by applying more than one encoding method, each of which takes into account inter-pixel communication then only within the spatial block being processed, evaluating the encoding error, choosing the encoding method that gives the smallest error, sending data on the encoding method by transmitting the prefix code, encoding the lower part, which is carried out by averaging more than one value included in the lower part, and the size of the averaging regions within the younger part depend on the selected encoding method of the senior part, set the fixed number of bits in advance required for compact a new representation of the original spatial color block. The technical result is the effective compression of color high-quality images without visible visual distortion.

К недостаткам данного способа можно отнести частичную потерю качества изображения и то, что он ориентирован на сжатие с наименьшими потерями качества видеопоследовательностей и уже существующих изображений.The disadvantages of this method include a partial loss of image quality and the fact that it is focused on compression with the least loss in quality of video sequences and existing images.

Технической задачей способа является повышение качества структурного изображения биообъекта в оптической когерентной томографии, а именно значения отношения сигнал/шум за счет растровых усреднений.The technical objective of the method is to improve the quality of the structural image of a biological object in optical coherence tomography, namely, the signal-to-noise ratio due to raster averaging.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе получения структурного изображения биообъекта в оптической когерентной томографии осуществляют разбиение исходного цветного видеокадра на неперекрывающиеся пространственные блоки, состоящие из более чем одного пикселя, и в отличие от прототипа с целью повышения качества структурного изображения, а именно значения отношения сигнал/шум, для получения структурного изображения используется метод малоуглового растрового сканирования в плече образца оптического когерентного томографа, полученное изображение размером Рисх байт разбивается на неперекрывающиеся пространственные блоки только по столбцам, соседние блоки-столбцы попиксельно усредняются, формируя при этом новое изображение, новое изображение разбивается на неперекрывающиеся пространственные блоки только по строкам, соседние блоки-строки попиксельно усредняются, формируя при этом результирующее изображение размером Ррез байт, и процесс усреднения контролируется по экспоненциальной зависимости размера результирующего изображения Ррез байт от числа усреднений соседних неперекрывающихся пространственных блоков-столбцов U:The stated technical problem is achieved by the fact that in the method of obtaining a structural image of a biological object in optical coherence tomography, the source color video frame is divided into non-overlapping spatial blocks consisting of more than one pixel, and in contrast to the prototype, in order to improve the quality of the structural image, namely, the ratio signal / noise, to obtain a structural image, the method of small-angle raster scanning in the shoulder of an optical sample is coherently th tomograph obtained image size P ref byte is divided into non-overlapping spatial blocks only on columns adjacent blocks columnar pixel-averaged, thereby forming a new image, a new image is divided into non-overlapping spatial blocks only by rows, adjacent blocks row pixel by pixel are averaged, creating wherein the resulting image is of size P Res bytes, and the averaging process is controlled by the exponential dependence of the output image size P Res Ait averages of the number of adjacent non-overlapping spatial blocks of columnar U:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где n и m - соответственно количество строк и столбцов в изображении с размером Рисх; P i , j н

Figure 00000002
- размер одного пикселя после усреднения, байт; i и j - индексы строки и столбца, являющиеся координатами пикселя в изображении размером Ррез, байт.where n and m are, respectively, the number of rows and columns in the image with the size P ref ; P i , j n
Figure 00000002
- the size of one pixel after averaging, bytes; i and j are the row and column indices, which are the coordinates of the pixel in the image size P rez , bytes.

Для построения структурного изображения биообъекта в оптической когерентной томографии возможны различные подходы, отличающиеся особенностями фильтрации сигнала во временной и частотной области, типами оконной функции для преобразования Фурье, особенностями чтения и разбиения сигнала, порядком выполнения операций и прочими подобными тонкостями, не имеющими отношения к предлагаемому изобретению. В связи с этим рассмотрим сущность способа, опираясь на конкретную блок-схему, приведенную на фиг.1.Various approaches are possible for constructing a structural image of a biological object in optical coherence tomography, differing in the filtering of the signal in the time and frequency domain, the types of window functions for the Fourier transform, the features of reading and splitting the signal, the order of operations, and other similar subtleties that are not relevant to the invention . In this regard, we consider the essence of the method, relying on a specific block diagram shown in figure 1.

Блоки, ответственные за контроль над процессом построения структурного изображения биообъекта в оптической когерентной томографии, показаны красным цветом и отмечены символом - *.The blocks responsible for controlling the process of constructing a structural image of a biological object in optical coherence tomography are shown in red and marked with a - * symbol.

В блоке «Ввод данных» пользователю предоставлена возможность выбора пути построения изображения:In the “Data Entry” block, the user is given the opportunity to choose the image construction path:

1) с заданным показателем сжатия относительно несжатого изображения,1) with a given compression ratio relative to the uncompressed image,

2) с заданным показателем усреднения относительно не усредненного изображения.2) with a given averaging index with respect to the non-averaged image.

Если выбран 1-й путь, то управляющему логическому параметру F присваивается значение 1, а если выбран 2-й путь, то присваивается значение 0.If the 1st path is selected, then the control logic parameter F is assigned the value 1, and if the 2nd path is selected, the value 0 is assigned.

После завершения цикла обработки сегментов данных проверяется значение параметра F.After the cycle of processing data segments is completed, the value of parameter F is checked.

Если условие F>0 не выполняется, то в блоке «Расчет усреднения», на основании указанного пользователем показателя сжатия, вычисляется показатель усреднения, затем в блоке «Растровые усреднения» с помощью усреднений выполняется сжатие.If the condition F> 0 is not fulfilled, then in the “Averaging Calculation” block, based on the compression index specified by the user, the averaging index is calculated, then in the “Raster Averaging” block, compression is performed using averaging.

Если условие F>0 выполняется, то в блоке «Расчет сжатия», на основании указанного пользователем показателя усреднения, вычисляется показатель сжатия, затем в блоке «Растровые усреднения» с помощью усреднений выполняется сжатие.If the condition F> 0 is fulfilled, then in the “Compression Calculation” block, based on the averaging index specified by the user, the compression index is calculated, then in the “Raster Averaging” block, compression is performed using averaging.

Очевидно, что поэлементно усреднять пиксели изображения, в данном случае корректнее - данные матрицы спектрограммы, можно как по строкам, так и столбцам, деля изображение на неперекрывающиеся пространственные блоки-строки и блоки-столбцы соответственно. При этом в обоих случаях размер получающегося после усреднений структурного изображения с ростом числа усреднений будет снижаться почти экспоненциально (точная закономерность зависит от выбранного графического формата и от самого изображения).Obviously, pixel-by-pixel averaging of image pixels, in this case it is more correct - the spectrogram matrix data, can be done both by rows and columns, dividing the image into non-overlapping spatial block-rows and column-blocks, respectively. Moreover, in both cases, the size of the structural image obtained after averaging will decrease almost exponentially with an increase in the number of averages (the exact pattern depends on the selected graphic format and on the image itself).

Экспоненциальная зависимость объясняется тем, что при сохранении структурного изображения с оптического когерентного томографа в не векторных графических форматах каждый пиксель изображения будет соответствовать ячейке матрицы спектрограммы, т.е. размерность изображения будет совпадать с размерностью матрицы. При усреднениях эта размерность будет обратно пропорционально усреднениям, но с округлением в меньшую сторону. На фиг.2 показана зависимость количества пикселей в изображении от показателя усреднения, для изображения из 500 строк и 180 столбцов. Если количество пикселей в изображении снижается почти экспоненциально, то и его размер будет изменяться примерно так же, с поправкой лишь на кодировку цвета.The exponential dependence is explained by the fact that when saving a structural image from an optical coherent tomograph in non-vector graphic formats, each image pixel will correspond to the cell of the spectrogram matrix, i.e. the dimension of the image will coincide with the dimension of the matrix. With averaging, this dimension will be inversely proportional to averaging, but with rounding down. Figure 2 shows the dependence of the number of pixels in the image on the averaging index for an image of 500 rows and 180 columns. If the number of pixels in an image decreases almost exponentially, then its size will change in much the same way, adjusted only for color coding.

Наличие четко прослеживаемой закономерности между поэлементным усреднением неперекрывающихся пространственных блоков данных и сжатием изображения наиболее ярко проявляется при дистанционном малоугловом растровом методе сканирования в плече образца оптического когерентного томографа (использование гальвано-сканера) и имеет большую практическую значимость, т.к. позволяет повысить качество изображения, снизив при этом размер его файла.The presence of a clearly traceable regularity between the element-wise averaging of non-overlapping spatial data blocks and image compression is most pronounced with the remote small-angle raster scanning method in the shoulder of a sample of an optical coherent tomograph (using a galvanic scanner) and is of great practical importance, since allows you to improve image quality, while reducing the size of its file.

Рассмотрим эту закономерность подробно для усреднения U-соседних неперекрывающихся пространственных блоков-столбцов, матрицы спектрограммы размером n·m, с последующим сохранением данных полученного изображения в формате t×t.Let us consider this regularity in detail for averaging U-neighboring non-overlapping spatial column blocks, spectrogram matrices of size n · m, followed by saving the received image data in t × t format.

Примем следующие условные обозначения:We accept the following conventions:

показатель сжатия данных - S;data compression rate - S;

размер (байт) исходного изображения, т.е. изображения до усреднения - Рисх;size (bytes) of the original image, i.e. images before averaging - P ref ;

размер (байт) изображения-результата, т.е. изображения после усреднения - Ррез;size (bytes) of the result image, i.e. images after averaging - P res ;

размер (байт) одного пикселя до усреднения - Pi,j.size (bytes) of one pixel before averaging - P i, j .

размер (байт) одного пикселя после усреднения - P i , j н

Figure 00000003
.size (bytes) of one pixel after averaging - P i , j n
Figure 00000003
.

Очевидно, что показатель сжатия данных будет равен отношению размера изображения до усреднения к размеру изображения после усреднения:Obviously, the data compression ratio will be equal to the ratio of the image size before averaging to the image size after averaging:

Figure 00000004
Figure 00000004

Для формата t×t размер файла до и после усреднения вычислить достаточно легко. Это объясняется тем, что при записи все символы (включая делиметр), которые мы будем использовать, в этом формате занимают 1 байт. При этом в структуре файла нет столбцов, запись идет построчно, каждая строка отделяется от предыдущей пробелом. Из вышесказанного следует, что размер файла исходного изображения будет равен:For the t × t format, the file size before and after averaging is easy to calculate. This is due to the fact that when writing all the characters (including the delimeter) that we will use in this format occupy 1 byte. At the same time, there are no columns in the file structure, the record goes line by line, each line is separated from the previous one by a space. From the above it follows that the file size of the source image will be equal to:

Figure 00000005
Figure 00000005

Размер изображения после усреднения вычисляется по аналогичной формуле, с той лишь разницей, что размерность изображения будет меньше из-за усреднения и речь пойдет о совсем других значениях для пикселей.The image size after averaging is calculated by a similar formula, with the only difference being that the image size will be smaller due to averaging and we will talk about completely different values for pixels.

Figure 00000006
Figure 00000006

Новые значения интенсивностей, возникают как раз в процессе циклического усреднения (нахождения среднего арифметического) каждых U-соседних неперекрывающихся пространственных блоков-столбцов в один. Условно этот процесс можно выразить следующей формулой:New values of intensities arise precisely in the process of cyclic averaging (finding the arithmetic mean) of each U-adjacent non-overlapping spatial column blocks into one. Conditionally, this process can be expressed by the following formula:

Figure 00000007
Figure 00000007

Не следует забывать, что усреднения соседних блоков-столбцов производятся циклически, со сдвигом на U, а расчет размеров файла изображения до и после усреднения проводятся один раз, поэтому эти формулы нельзя объединять. Формула (4) лишь наглядно демонстрирует усреднение на примере первых U-столбцов и справедлива, лишь когда m=U.It should not be forgotten that the averaging of neighboring column blocks is performed cyclically, with a shift by U, and the calculation of the image file sizes before and after averaging is performed once, therefore these formulas cannot be combined. Formula (4) only demonstrates averaging by the example of the first U-columns and is valid only when m = U.

Таким образом, объединяя формулы (1)-(3), получаем итоговую формулу зависимости сжатия файла от показателя усреднения для рассматриваемого случая:Thus, combining formulas (1) - (3), we obtain the final formula for the dependence of file compression on the averaging index for the case under consideration:

Figure 00000008
Figure 00000008

Выводить аналогичную формулу для усреднения по соседним неперекрывающимся пространственным блокам-строкам нет смысла, т.к. намного проще транспонировать матрицу спектрограммы, произвести усреднения и расчеты по этим формулам (учитывая тот факт, что строк в спектрограмме стало не n, а в U раз меньше), и затем еще раз транспонировать для привычного вида изображения.There is no point in deriving a similar formula for averaging over adjacent non-overlapping spatial block rows it is much easier to transpose the matrix of the spectrogram, perform averaging and calculations using these formulas (given the fact that the lines in the spectrogram are not n, but U times smaller), and then transpose again for the usual kind of image.

В случае усреднения изображения и по неперекрывающимся пространственным блокам-строкам и по неперекрывающимся пространственным блокам-столбцам - усреднения производят последовательно: сначала усредняют по блокам-столбцам, затем транспонируют результат, еще раз усредняют (уже по блокам-строкам), повторно транспонируют и, наконец, выводят результат.If the image is averaged over both non-overlapping spatial blocks of rows and non-overlapping spatial blocks of columns, averaging is performed sequentially: first, averaging over blocks of columns, then transposing the result, once again averaging (already over blocks of rows), re-transposing, and finally , output the result.

В качестве примера, наглядно иллюстрирующего вышесказанное, на фиг.3 показана зависимость размера файла изображения от значения показателя усреднения по неперекрывающимся пространственным блокам-столбцам. Характеристики структурного изображения с оптического когерентного томографа: ноготь и ногтевое ложе большого пальца руки человека in vivo, 180 А-сканов (вертикальных линий), 35000 точек в А-скане. Эта зависимость получена и экспериментально, и по вышеописанным формулам - для формата t×t было получено практически стопроцентное совпадение, то есть и абсолютная, и относительная погрешности практически равны нулю.As an example, clearly illustrating the above, Fig. 3 shows the dependence of the image file size on the value of the averaging index over non-overlapping spatial column blocks. Characteristics of the structural image from an optical coherence tomograph: in vivo nail and nail bed of a human thumb, 180 A-scans (vertical lines), 35,000 points in A-scan. This dependence was obtained both experimentally and according to the above formulas - for the t × t format, almost one hundred percent coincidence was obtained, that is, both the absolute and relative errors are almost zero.

Количество усредняемых в один блок-столбец определятся в зависимости от числа А-сканов, и, к примеру, для 900 А-сканов составляет 3-10. Число усредняемых в одну блок-строку определяется в зависимости от глубины когерентного зондирования и чаще всего составляет 2-3. В результате указанного процессинга - усреднений по двум координатам, увеличивается контраст изображения и уменьшается уровень спекл шумов.The number of averaged in one block column is determined depending on the number of A-scans, and, for example, for 900 A-scans is 3-10. The number of averaged over one block line is determined depending on the depth of coherent sounding and most often is 2-3. As a result of this processing - averaging over two coordinates, the image contrast increases and the level of speckle noise decreases.

К преимуществам предлагаемого способа относится то, что при выбранном рациональном сжатии качество структурного изображения не только не теряется, а даже повышается. Это, в первую очередь, связано с тем, что растровые усреднения существенно (на 10-20 дБ) снижают фазовые шумы низкокогерентного источника инфракрасного излучения оптического когерентного томографа и сильно снижают спекл шумы. Этот эффект отчасти обусловлен тем, что сжатие является частью процесса построения изображения и поэтому операции производятся над значениями интенсивностей для исходных данных каждой точки структурного изображения с оптического когерентного томографа, а не с кодами цветов пикселей и отчасти связан с особенностями самого процесса малоуглового растрового сканирования и усреднения. В качестве примера, наглядно иллюстрирующего вышесказанное, фиг.4 и фиг.5 показывают структурные изображения ногтя и ногтевого ложа человека in vivo с различными значениями показателя усреднения по блокам-строкам и блокам-столбцам: (а) - изображение, построенное без усреднений - 500×900 пикселей; (б), (в) и (г) - с усреднениями 2, 3, 4 соседних неперекрывающихся пространственных блоков-столбцов соответственно, (д) и (ж) - с усреднениями 2 и 4 соседних неперекрывающихся пространственных блоков-строк соответственно; (е) - оптимальное изображение (параметр усреднения по блокам-строкам равен 4 и по блокам-столбцам равен 2); (з) - излишне усредненное изображение (параметр усреднения и по блокам-строкам и по блокам-столбцам равен 4) - в результате частично потеряно качество. Размер изображения 2×2 мм2. Синим кругом отмечены капилляры ногтевого ложа, становящиеся заметными в результате применения методов усреднения.The advantages of the proposed method include the fact that with the selected rational compression, the quality of the structural image is not only not lost, but even increased. This is primarily due to the fact that raster averaging significantly (by 10–20 dB) reduces the phase noise of a low coherent infrared radiation source from an optical coherent tomograph and greatly reduces speckle noise. This effect is partly due to the fact that compression is part of the image construction process, and therefore operations are performed on the intensities for the source data of each point of the structural image from an optical coherent tomograph, and not with pixel color codes, and partly due to the features of the small-angle raster scanning and averaging process itself . As an example, illustrating the foregoing, FIGS. 4 and 5 show structural images of a human nail and nail bed in vivo with different values of the averaging index over block rows and column blocks: (a) - image constructed without averaging - 500 × 900 pixels; (b), (c) and (d) - with averagings of 2, 3, 4 neighboring non-overlapping spatial blocks-columns, respectively, (e) and (g) - with averaging of 2 and 4 neighboring non-overlapping spatial blocks-columns, respectively; (f) - optimal image (the averaging parameter for block rows is 4 and for block columns is 2); (h) - an excessively averaged image (the averaging parameter for both block rows and column blocks is 4) - as a result, the quality is partially lost. Image size 2 × 2 mm 2 . The blue circle marks the capillaries of the nail bed, which become visible as a result of applying averaging methods.

Для подтверждения столь высокой эффективности усреднений при малоугловом растровом сканировании проанализируем, как изменяется значение соотношения сигнал/шум на примере нескольких структурных изображений с оптического когерентного томографа. На фиг.6 и фиг.7 приведены графики зависимости соотношения сигнал/шум от показателя усреднения по блокам-столбцам для первых и последних 5000 точек, взятых из 180 А-сканов двух одинаковых сканирований двух разных биообъектов in vivo: ногтя человека и кровеносного сосуда на ладони человека соответственно. В каждом из А-сканов всего по 35000 точек, на первые и последние 5000 точек приходится максимум шумов. На графиках можно заметить резкий рост соотношения сигнал/шум при небольших значениях показателя усреднения (до 30) и плавный рост далее вплоть до усреднения всех вертикальных линий в одну. Также, судя по этим графикам, не наблюдается сильное насыщение по соотношению сигнал/шум. Причем с увеличением числа А-сканов эта тенденция сохраняется.To confirm such a high efficiency of averaging in small-angle raster scanning, we analyze how the signal-to-noise ratio changes by the example of several structural images from an optical coherent tomograph. Figures 6 and 7 show graphs of the dependence of the signal-to-noise ratio on the averaging index over column blocks for the first and last 5000 points taken from 180 A scans of two identical scans of two different in vivo bioobjects: a human nail and a blood vessel human palms, respectively. In each of the A-scans, there are only 35,000 points, the first and last 5,000 points have a maximum of noise. On the graphs, you can see a sharp increase in the signal-to-noise ratio for small values of the averaging index (up to 30) and a smooth growth further up to averaging all vertical lines into one. Also, judging by these graphs, there is no strong saturation in the signal-to-noise ratio. Moreover, with an increase in the number of A-scans, this trend continues.

Предлагаемое изобретение может быть использовано в оптических когерентных томографах, сканерах для ультразвуковых исследований и в других аналогичных устройствах для рациональной визуализации внутренней структуры биообъекта.The present invention can be used in optical coherent tomographs, scanners for ultrasound studies and in other similar devices for rational visualization of the internal structure of a biological object.

Таким образом, использование метода малоуголового растрового сканирования в плече образца оптического когерентного томографа для получения структурного изображения размером Рисх байт, поэлементного усреднения неперекрывающихся пространственных блоков-столбцов и блоков-строк и контроль над этим процессом, основанный на экспоненциальной зависимости размера результирующего изображения Ррез (байт) от числа усреднений соседних неперекрывающихся пространственных блоков-столбцов U, повышают значение отношения сигнал/шум и, как следствие, повышают качество структурного изображения биообъекта в оптической когерентной томографии.Thus, the use of the small-angle raster scanning method in the arm of a sample of an optical coherent tomograph to obtain a structural image of size P ex bytes, element-wise averaging of non-overlapping spatial column blocks and row blocks and control over this process based on the exponential dependence of the size of the resulting image P res ( byte) from the number of averages of neighboring non-overlapping spatial column blocks U, increase the signal-to-noise ratio and, as a result s, improve the quality of the structural image bioobject in optical coherence tomography.

Claims (1)

Способ получения структурного изображения биообъекта в оптической когерентной томографии, заключающийся в том, что осуществляют разбиение исходного цветного видеокадра на неперекрывающиеся пространственные блоки, состоящие из более чем одного пикселя, отличающийся тем, что для получения структурного изображения используется метод малоуглового растрового сканирования в плече образца оптического когерентного томографа, полученное изображение размером Рисх байт разбивается на неперекрывающиеся пространственные блоки только по столбцам, соседние блоки-столбцы попиксельно усредняются, формируя при этом новое изображение, новое изображение разбивается на неперекрывающиеся пространственные блоки только по строкам, соседние блоки-строки попиксельно усредняются, формируя при этом результирующее изображение размером Ррез байт, и процесс усреднения контролируется по экспоненциальной зависимости размера результирующего изображения Ррез байт от числа усреднений соседних неперекрывающихся пространственных блоков-столбцов U:
Figure 00000009
,
где n и m - соответственно количество строк и столбцов в изображении с размером Рисх; P i , j н
Figure 00000010
- размер одного пикселя после усреднения, байт; i и j - индексы строки и столбца, являющиеся координатами пикселя в изображении размером Ррез, байт.
A method of obtaining a structural image of a biological object in optical coherence tomography, which consists in dividing the original color video frame into non-overlapping spatial blocks consisting of more than one pixel, characterized in that a small-angle raster scanning method in the shoulder of an optical coherent sample is used to obtain a structural image tomograph of size P received outgoing byte image is divided into non-overlapping spatial blocks only under Art lbtsam, neighboring columnar blocks pixel by pixel are averaged, thereby forming a new image, a new image is divided into non-overlapping spatial blocks only by rows, adjacent blocks row pixel by pixel are averaged to form an output image size P Res bytes, and the averaging process is controlled by an exponential function the size of the resulting image P res bytes from the number of averages of neighboring non-overlapping spatial column blocks U:
Figure 00000009
,
where n and m are, respectively, the number of rows and columns in the image with the size P ref ; P i , j n
Figure 00000010
- the size of one pixel after averaging, bytes; i and j are the row and column indices, which are the coordinates of the pixel in the image size P rez , bytes.
RU2013107910/08A 2013-02-21 2013-02-21 Method of improving quality of structural image of biological object in optical coherence tomography RU2530300C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013107910/08A RU2530300C1 (en) 2013-02-21 2013-02-21 Method of improving quality of structural image of biological object in optical coherence tomography

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013107910/08A RU2530300C1 (en) 2013-02-21 2013-02-21 Method of improving quality of structural image of biological object in optical coherence tomography

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013107910A RU2013107910A (en) 2014-09-10
RU2530300C1 true RU2530300C1 (en) 2014-10-10

Family

ID=51539581

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013107910/08A RU2530300C1 (en) 2013-02-21 2013-02-21 Method of improving quality of structural image of biological object in optical coherence tomography

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2530300C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2763677C1 (en) * 2020-12-25 2021-12-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тамбовский государственный технический университет» (ФГБОУ ВО «ТГТУ») Method for non-contact colour doppler mapping of the blood flow in the retinal and optic nerve vessels

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5491524A (en) * 1994-10-05 1996-02-13 Carl Zeiss, Inc. Optical coherence tomography corneal mapping apparatus
RU2314034C2 (en) * 2006-02-06 2008-01-10 ООО "Нижегородский Лазерный Центр" Device for producing contrast optical coherent tomography images
RU2420021C2 (en) * 2009-03-24 2011-05-27 Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд." Method to compress images and video sequences
RU2467355C1 (en) * 2008-10-24 2012-11-20 Кэнон Кабусики Кайся Apparatus for obtaining x-ray images and method of obtaining x-ray images

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5491524A (en) * 1994-10-05 1996-02-13 Carl Zeiss, Inc. Optical coherence tomography corneal mapping apparatus
RU2314034C2 (en) * 2006-02-06 2008-01-10 ООО "Нижегородский Лазерный Центр" Device for producing contrast optical coherent tomography images
RU2467355C1 (en) * 2008-10-24 2012-11-20 Кэнон Кабусики Кайся Apparatus for obtaining x-ray images and method of obtaining x-ray images
RU2420021C2 (en) * 2009-03-24 2011-05-27 Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд." Method to compress images and video sequences

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2763677C1 (en) * 2020-12-25 2021-12-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тамбовский государственный технический университет» (ФГБОУ ВО «ТГТУ») Method for non-contact colour doppler mapping of the blood flow in the retinal and optic nerve vessels

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013107910A (en) 2014-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6731919B2 (en) Speckle reduction in optical coherence tomography images
KR20200044653A (en) Method and apparatus for performing ai encoding and ai decoding of image using deep neural network
US9741104B2 (en) Apparatus, method, and computer-readable medium for quad reconstruction using hybrid filter convolution and high dynamic range tone-mapping
JP2020505692A (en) Imaging system and image processing method
CN104504687A (en) Ultrasonic angiography image analysis method and system thereof
RU2530300C1 (en) Method of improving quality of structural image of biological object in optical coherence tomography
CN115797276A (en) Method, device, electronic device and medium for processing focus image of endoscope
CN112801887B (en) Deep learning-based rapid X-ray dynamic real-time imaging denoising method
Lachinov Segmentation of Thoracic Organs Using Pixel Shuffle.
CN109934807B (en) Quantitative magnetic susceptibility imaging method and device
KR20150017617A (en) Method of processing optical coherence tomography and apparatus performing the same
US9400940B2 (en) Method of processing images, notably from night vision systems and associated system
JP6658191B2 (en) Encoding device, encoding method, and program
CN116630154A (en) Method and device for deconvolution super-resolution reconstruction of optical coherence tomography images
CN105678691B (en) A kind of method and device of image conversion
Santos et al. Contributions to lossless coding of medical images using minimum rate predictors
KR20230035225A (en) Facial pigment detection model training method, apparatus, equipment and storage medium
Liu et al. Pan‐sharpening based on weighted red black wavelets
CN107027035B (en) Method, apparatus and medium for encoding initial digital signal into encoded signal
CN112529906A (en) Software-level intravascular oct three-dimensional image lumen segmentation method and device
WO2014129308A1 (en) Image compression device, image decompression device, image compression program, image decompression program, and data structure
KR20210069389A (en) Apparatus and method for removing metal artifact of computer tomography image based on artificail intelligence
JP2008204441A (en) Image filtering device, image filtering program and image filtering method
CN116543147B (en) Carotid ultrasound image segmentation method, device, equipment and storage medium
CN116416327A (en) Medical image processing method, device, equipment and storage medium

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150222