„Orvosi képdiagnosztika-Digitális képek alkotása és tárolása” változatai közötti eltérés
A VIK Wikiből
(jpeg) |
|||
141. sor: | 141. sor: | ||
** Röntgen, illetve gamma fotonnál a fotodiódák közel nulla valószínűséggel generálnak ármot. | ** Röntgen, illetve gamma fotonnál a fotodiódák közel nulla valószínűséggel generálnak ármot. | ||
** Szcintillátor: olyan anyag ami elnyeli a megfelelő energiájú fotont, és közben látható fotont emittál (amit a fotodióda detektálni tud). | ** Szcintillátor: olyan anyag ami elnyeli a megfelelő energiájú fotont, és közben látható fotont emittál (amit a fotodióda detektálni tud). | ||
}} | }} | ||
A lap 2016. december 20., 23:32-kori változata
Az Orvosi képdiagnosztika tárgy egyik témaköre.
Diák (2016)
Összefoglaló
Jelforrások
- Fény: elektromágneses sugárzás
- Egyszerre hullám és részecske
- Nyugalmi tömege nulla, sebessége állandó, frekvenciával arányos az energiája, polarizált.
- Enerigájától függ, hogy különböző atomokkal hogyan lép kölcsönhatásba
- Rötgen foton (CT, Röntgen, Tomo): 10 keV / 100 pm - 100 keV / 10 pm
- Gamma foton (PET): ~1 MeV / ~1 pm
- Egyszerre hullám és részecske
- Hang: Rugalmas közeg mechanikai rezgése
- Pl:Ultrahang
Fényérzékelés folyamata
- fény -> fotodióda -> kondenzátor -> analóg erősítő -> A/D átalakító -> digitális feldolgozás
- félvezetők működési elve:
- elektronok minden anyagban diszkrét energiával rendelkezhetnek (sávokban helyezkednek el).
- legfelső sáv a vezetési sáv (itt az e- többet okoz töltést), alatta a vegyértéksáv (itt a lyuk többlet okoz töltést)
- félvezetők esetén termikus mozgás a két sáv között
- N (Negative) típusú félvezető: e- többlet, P (Positive) típusú félvezető: lyuk többlet.
Dióda
- P és N félvezető egymás mellett, P -> N áram folyik (feszültség függő).
- Fotodióda: A P és N félvezető között átmeneti tartomány, az ide eső foton hatására keletkező töltéshordozók áramot okoznak, a dióda ezt méri (diszkrét impulzusok -> foton számláló detektor).
Fényérzékeny MOS kondenzátor
- fém elektróda – szigetelő – P félvezető – N félvezető szendvics, fémre pozitív töltések N félvezetőre negatív töltéseket csatolunk.
- fotoelektromos kölcsönhatás során vezetési elektron és lyuk keletkezik, ezek a feszültség hatására a félvezetőkbe mennek
Charge-coupled Device (CCD)
- fényérzékeny MOS kondenzátorokból áll (3 db / pixel, négyzetrácsban)
- töltéseket shiftelni lehet
- A fotoelektromos kölcsönhatás valószínűsége akkor nagy, ha az foton, és az e- kötési energiája közel azonos
- Röntgen, illetve gamma fotonnál a fotodiódák közel nulla valószínűséggel generálnak ármot.
- Szcintillátor: olyan anyag ami elnyeli a megfelelő energiájú fotont, és közben látható fotont emittál (amit a fotodióda detektálni tud).
Zajok:
- Fotonok inherens zaja: E{x} = Q esetén var{X} = sqrt(Q).
- Analóg erősítő zaja
- A/D kvantálási zaj
- Szcintilláció zaja
- Fényérzékeny MOS kondenzátor hibái:
- Sötét áram
- Előző felvétel beégése
- Kiolvasási zaj
- Halott pixel / forró pixel
- Szisztematikus zaj
LZW:
- Szótárat inicializálunk minden lehetséges pixel intenzitással
- Kikeressük a kódolni kívánt sorozat azon leghosszabb eddig még nem kódolt prefixét (W), mely már szerepel a szótárba (k kóddal)
- Hozzátoldjuk a tömörített kép végéhez k-t, majd bővítjük a szótárat [W|a]-val, ahol a a tömörítendő bitfolyam W utáni első eleme.
- GOTO 2.
Kép formátumok:
- BMP: Az összes képpont fénnyessége, opcionális LZW
- TIF
- Többféle színábrázolás, rétegek, átlátszóság
- LZW / (Huffman) Futáshossz / JPEG kódolás
- GIF
- 8 bites képek, animáció is, LZW
- PNG
- GIF lecserélése
- alpha csatorna, gamma korrekció, 16/48 bites színábrázolás
- fokozatos megjelenítés (minden pixelt csak egyszer tartalmaz a file)
- veszteségmentes, két fázisú tömörítés:
- fázis: egyszerű lineáris szűrés alapú predikció
- fázis: LZ77 tömörítés
- JPEG
- Több réteg, csatornák, átlátszóság, 16 bites képek
- Veszteséges és veszteségmentes tömörítés
- Színtér trafó
- RGB -> Y'CrCB konverzió (Y' fényerő gamma korrekció után, Cr: vörös árnyalat, Cb: kék árnyalat)
- Színcsatornák alul-mintavételezése
- Cb, Cr alulmintavételezése (Y'-ra érzékenyebb a szemünk)
- 8 × 8 méretű blokkok kialakítása
- A kép szélén extrapolál
- Diszkrét Koszinusz Transzformáció
- Minden blokkra külön
- Transzformáció előtt 0 középpontúvá skálázza az intenzitásokat
- Emberi látás nagyobb mértékben diszkriminálja a DCT bázis függvényeit, mint a Fourier trafóét.
- Kvantálás
- Q (a tömörítés hatásfoka) állítható
- Kódolás
- Együtthatókat cikk-cakk trajektória mentén sorosítja
- Futáshossz + Huffman kódolás
- Színtér trafó
- Veszteséges JPEG artifaktumai
- Ringing effektus: meredek átmenetű alulmintavételezés
- Blokkosodás: blokkonkénti tömörítés miatt, Q amiplitúdójának növekedésével egyre látványosabb
- Elszíneződés: Cr, Cb alulmintavételezése
- Elmosás: Nagy Q esetén
- DCM
- XML, van benne egy kép tag, ami lehet pl png, tiff, jpeg, de mellette meta adatok is
- A szabvány leírja a fájlok archiválásának módját is
Ellenőzrő kérdések (2016)
Mit jelent a fény kettős természete (hullámmozgás és kvantumelméleti megközelítés). A fénynek, mint elektromágneses sugárzásnak milyen tulajdonságait ismeri? Mitől függ egy foton energiája? Ez mit befolyásol orvosi képalkotás során?
Fény: elektromágneses sugárzás
- Egyszerre hullám és részecske
- Nyugalmi tömege nulla, sebessége állandó, frekvenciával arányos az energiája, polarizált.
- Enerigájától függ, hogy különböző atomokkal hogyan lép kölcsönhatásba
Ismertesse a fényérzékelés folyamatát! Hogyan működnek a félvezetők? Mit jelentenek az alábbi fogalmak: vegyértéksáv, vezetési sáv, tiltott sáv, lyuk, elektron, N típus, P típusú félvezető? Hogyan épülnek fel és hogyan működnek a fényérzékeny MOS kapacitások?
Fényérzékelés folyamata
- fény -> fotodióda -> kondenzátor -> analóg erősítő -> A/D átalakító -> digitális feldolgozás
- félvezetők működési elve:
- elektronok minden anyagban diszkrét energiával rendelkezhetnek (sávokban helyezkednek el).
- legfelső sáv a vezetési sáv (itt az e- többet okoz töltést), alatta a vegyértéksáv (itt a lyuk többlet okoz töltést)
- félvezetők esetén termikus mozgás a két sáv között
- N (Negative) típusú félvezető: e- többlet, P (Positive) típusú félvezető: lyuk többlet.
Dióda
- P és N félvezető egymás mellett, P -> N áram folyik (feszültség függő).
- Fotodióda: A P és N félvezető között átmeneti tartomány, az ide eső foton hatására keletkező töltéshordozók áramot okoznak, a dióda ezt méri (diszkrét impulzusok -> foton számláló detektor).
Fényérzékeny MOS kondenzátor
- fém elektróda – szigetelő – P félvezető – N félvezető szendvics, fémre pozitív töltések N félvezetőre negatív töltéseket csatolunk.
- fotoelektromos kölcsönhatás során vezetési elektron és lyuk keletkezik, ezek a feszültség hatására a félvezetőkbe mennek
Hogyan épülnek fel és hogy működnek a CCD érzékelők? Mit nevezünk szcintillációnak és mikor van rá szükség? Hogyan működnek és hogyan épülnek fel a látható fotonoknál nagyobb energiájú fotonokra (pl. uv, röntgen, gamma sugarak) érzékeny detektorok?
Charge-coupled Device (CCD)
- fényérzékeny MOS kondenzátorokból áll (3 db / pixel, négyzetrácsban)
- töltéseket shiftelni lehet
- A fotoelektromos kölcsönhatás valószínűsége akkor nagy, ha az foton, és az e- kötési energiája közel azonos
- Röntgen, illetve gamma fotonnál a fotodiódák közel nulla valószínűséggel generálnak ármot.
- Szcintillátor: olyan anyag ami elnyeli a megfelelő energiájú fotont, és közben látható fotont emittál (amit a fotodióda detektálni tud).
Hogyan működik a Graphics Interchange Format alapú képtárolás? Ismertesse a Portable Network Graphics formátum során alkalmazott tömörítési eljárás főbb lépéseit!
- GIF
- 8 bites képek, animáció is, LZW
- PNG
- GIF lecserélése
- alpha csatorna, gamma korrekció, 16/48 bites színábrázolás
- fokozatos megjelenítés (minden pixelt csak egyszer tartalmaz a file)
- veszteségmentes, két fázisú tömörítés:
- 1. fázis: egyszerű lineáris szűrés alapú predikció
- 2. fázis: LZ77 tömörítés
Ismertesse a Joint Photographic Experts Group formátum tömörítő eljárásának főbb lépéseit. Milyen melléktermékeket okozhat ez a fajta tömörítő eljárás?
- Több réteg, csatornák, átlátszóság, 16 bites képek
- Veszteséges és veszteségmentes tömörítés
- Színtér trafó
- RGB -> Y'CrCB konverzió (Y' fényerő gamma korrekció után, Cr: vörös árnyalat, Cb: kék árnyalat)
- Színcsatornák alul-mintavételezése
- Cb, Cr alulmintavételezése (Y'-ra érzékenyebb a szemünk)
- 8 × 8 méretű blokkok kialakítása
- A kép szélén extrapolál
- Diszkrét Koszinusz Transzformáció
- Minden blokkra külön
- Transzformáció előtt 0 középpontúvá skálázza az intenzitásokat
- Emberi látás nagyobb mértékben diszkriminálja a DCT bázis függvényeit, mint a Fourier trafóét.
- Kvantálás
- Q (a tömörítés hatásfoka) állítható
- Kódolás
- Együtthatókat cikk-cakk trajektória mentén sorosítja
- Futáshossz + Huffman kódolás
- Színtér trafó
- Veszteséges JPEG artifaktumai
- Ringing effektus: meredek átmenetű alulmintavételezés
- Blokkosodás: blokkonkénti tömörítés miatt, Q amiplitúdójának növekedésével egyre látványosabb
- Elszíneződés: Cr, Cb alulmintavételezése
- Elmosás: Nagy Q esetén
Ismertesse a DICOM szabvány képtárolásának főbb jellemzőit, valamint a szabvány általánosabb jellegét!
- XML, van benne egy kép tag, ami lehet pl png, tiff, jpeg, de mellette meta adatok is
- A szabvány leírja a fájlok archiválásának módját is
1. félév (tavasz) | |
---|---|
2. félév (ősz) | |
Egyéb | |
Szakirányok |