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1Processamento de Imagens Médicas
Processamento de Imagens
Médicas
Prof. Luiz Otávio Murta Junior
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2Processamento de Imagens Médicas
Processamento de Imagens Médicas: Programa
• Fundamentos de imagem
• O modelo de imagem
• Brilho, contraste, luminância
• A imagem digital
• Quantização, amostragem e discretização
• Histograma
• Melhoramento de Imagens
• Métodos espaciais
• Suavização
• Realce de bordas
• Equalização de imagens
• Análise de imagens
• Formas
• Textura
• Uso de softwares para processamento de imagens
• SciLab; Khoros; NIH Image; ImageJ
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3Processamento de Imagens Médicas
• Representarão de imagens digitais
• Passos fundamentais em processamento de imagens
• Elementos de sistemas de processamento de imagens digitais
• Aquisição de imagens
▪ Armazenamento
▪ Processamento
▪ Comunicação
▪ Exibição
Proc. de Imagens Médicas: Fundamentos de imagem
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4Processamento de Imagens Médicas
• Elementos de percepção visual
▪ Estrutura do olho humano
▪ Formação da imagem do olho
▪ A adaptação ao brilho e discriminação
• Um modelo simples de imagem
• Amostragem e quantização
• Amostragem e quantização uniformes
▪ Amostragem e quantização não uniformes
Proc. de Imagens Médicas: Fundamentos de imagem
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5Processamento de Imagens Médicas
• Transformações simples de intensidade
• Processamento de histograma
• Subtração de imagens
• Média de imagens
Proc. de Imagens Médicas: Melhoramentos de Imagens
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6Processamento de Imagens Médicas
• Filtragem espacial
▪ Fundamentos
▪ Filtros de suavização
▪ Filtros de aguçamento
Proc. de Imagens Médicas: Melhoramentos de Imagens
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7Processamento de Imagens Médicas
• Realce no domínio da freqüência
▪ Filtragem passa-baixas
▪ Filtragem passa-altas
▪ Filtragem homomórfica
Proc. de Imagens Médicas: Melhoramentos de Imagens
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8Processamento de Imagens Médicas
• Geração de mascaras espaciais a partir de especificações no domínio da freqüência
• Processamento de imagens coloridas
▪ Fundamentos de cores
▪ Modelos de cores
▪ Processamento de imagens em pseudo-cores
▪ Processamento de imagens coloridas
Proc. de Imagens Médicas: Melhoramentos de Imagens
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9Processamento de Imagens Médicas
• Transformada de Fourier bidimensional
• Espaço de Fourier
• Filtros em freqüências
▪ Passa-alta
▪ Passa-baixa
▪ Passa-faixa
• Desconvolução
▪ Filtragem inversa
▪ Filtragem pseudo-inversa
▪ Filtro de mínimo médio quadrático (Wiener)
Proc. de Imagens Médicas: Restauração de imagens
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10Processamento de Imagens Médicas
• Detecção de descontinuidades
• Detecção de pontos
• Detecção de linhas
• Detecção de bordas
• Detecção combinada
Proc. de Imagens Médicas: Segmentação de imagens
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11Processamento de Imagens Médicas
• Ligação de bordas e detecção de fronteiras
• Processamento local
• Processamento global através da transformada de Hough
• Processamento global através de técnicas baseadas Em grafos
• Limiarização
• Difusão anisotrópica
Proc. de Imagens Médicas: Segmentação de imagens
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12Processamento de Imagens Médicas
• Dilatação e erosão
• Abertura e fechamento
• Transformada hit-ou-miss
• Alguns algoritmos morfológicos básicos
• Extensões para imagens em níveis de Cinza
Proc. de Imagens Médicas: Morfologia matemática
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13Processamento de Imagens Médicas
• Interpolação
▪ Vizinhos próximos
▪ Linear
▪ “Splines”
• Transformações geométricas
▪ Transformação rígida
▪ Transformação elástica
• Corregistro de imagens
▪ Fusão de imagens
Proc. de Imagens Médicas: transformações geométricas
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14Processamento de Imagens Médicas
• Principais dispositivos Geradores de Imagens Médicas
▪Raio-X
▪Ultra-som
▪Ressonância Magnética Nuclear
▪ Tomografia princípios
▪Medicina Nuclear
Processamento de Imagens Médicas: Programa
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15Processamento de Imagens Médicas
Proc. de Imagens Médicas: ImageJ
Criado pelo NIH(National Institute of Healty)
Sucessor do Image.
httd://rsb.info.nih.gov/ij/
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16Processamento de Imagens Médicas
Proc. de Imagens Médicas: ImageJ
Exemplo de código para inverter imagens
import ij.ImagePlus;
import ij.plugin.filter.PlugInFilter;
import ij.process.ImageProcessor;
public class My_Inverter implements PlugInFilter {
public int setup(String arg, ImagePlus im) {
return DOES_8G; // this plugin accepts 8-bit grayscale images
}
public void run(ImageProcessor ip) {
int w = ip.getWidth();
int h = ip.getHeight();
// iterate over all image coordinates
for (int u = 0; u < w; u++) {
for (int v = 0; v < h; v++) {
int p = ip.getPixel(u, v);
ip.putPixel(u, v, 255-p);
}
}
}
}
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17Processamento de Imagens Médicas
Proc. de Imagens Médicas: Disp. de imagens Médicas
• Raio-X
– Radiografia convencional
– Radiografia digital
– Angiografia
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18Processamento de Imagens Médicas
Proc. de Imagens Médicas: Disp. de imagens Médicas
• Ultra-som
– Ecocardiografia
– Obstétrico
– .....
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19Processamento de Imagens Médicas
Proc. de Imagens Médicas: Disp. de imagens Médicas
• Ressonância Magnética Nuclear
– Antómica
– Funcional
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20Processamento de Imagens Médicas
Proc. de Imagens Médicas: Disp. de imagens Médicas
• Tomografia princípios
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21Processamento de Imagens Médicas
Proc. de Imagens Médicas: Disp. de imagens Médicas
• Medicina Nuclear
– SPECT
– PET
– Dinâmico
– ...
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22Processamento de Imagens Médicas
Proc. de Imagens Médicas: Disp. de imagens Médicas
• Medicina Nuclear
– SPECT
– PET
– Dinâmico
– ...
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23Processamento de Imagens Médicas
Proc. de Imagens Médicas: Terapias guiadas por imagens - IGT
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24Processamento de Imagens Médicas
➢ Definir
➢ Planejar
➢ Monitorar
➢ Controlar
➢ Avaliar
IGT: Objetivos de terapias guiadas por imagens
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25Processamento de Imagens Médicas
MRI Pre-ProcCT Intra-Proc Registered CT & MRI
IGT: Exemplos de procedimentos em terapias guiadas por imagens
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26Processamento de Imagens Médicas
Cirurgias convencionais: visualizando superfícies
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27Processamento de Imagens Médicas
IGT: “Vendo” através das superfícies
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28Processamento de Imagens Médicas
3D Slicer:
• Visualização
• Alinhamento
• Segmentação
• Mensuração
• Integração em tempo real
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29Processamento de Imagens Médicas
3D Slicer
• Disponível livremente
• Interface Qt e VTK
• Algoritmos ITK
• Extensível através de médulos
• Open source:
▪ www.slicer.org
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30Processamento de Imagens Médicas
3D Slicer: Gernciamento Imagem / Cena
• Arquivos MRML (XML) armazenam a descrição da cena:
▪ Volumes (imagens, label maps)
▪ Modelos
▪ Transformação Affine
▪ Dados de cena
(cameras, cores, fiduciais, etc).
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31Processamento de Imagens Médicas
Avaliação
• Critérios de Avaliação
▪ Duas provas escritas
» 4 pontos cada uma
▪ Dois trabalhos práticos
» Aplicação em duplas c/ tema a ser escolhido até dia 4 de maio
» Apresentação, por escrito, da temática e o problema.: Valerá 1 ponto
» Apresentação da solução ao tema no fim do semestre: Valerá1 ponto
▪ Relatórios semanais
» Ajudam na compreensão da matéria e poderão ajudar na nota
• Recuperação
▪ Uma prova escrita dia ???.
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32Processamento de Imagens Médicas
Cronograma
17/02 – Apresentação da disciplina20/02 – Introdução e modelos de imagens24/03 – Carnaval27/02 – Transformações pontuais02/03 – Filtros espaciais05/03 – Filtros espaciais09/03 – Espaço de Fourier12/03 – Espaço de Fourier16/03 – Espaço de Fourier19/03 – Filtros em frequências23/03 – Filtros em frequências26/03 – Filtros em frequências30/03 – Morfologia matemática02/04 – Morfologia matemática06/04 – Não haverá aula (Semana Santa)09/04 – Não haverá aula (Semana Santa)13/04 – Segmentação16/04 – Segmentação20/04 – Tiradentes23/04 – Prova I
27/04 – Tomografia e Radom30/04 – Tomografia e Radom04/05 – interpolação, def. do tema e entrega
do trabalho I07/05 – interpolação11/05 – interpolação14/05 – Tomografia e Radom18/05 – Tomografia e Radom21/05 – Transformações geométricas 30/05 – Transformações geométricas 04/06 – Corregistro de imagens07/06 – Corregistro de imagens11/06 – Corregistro de imagens 14/06 – Recap18/06 - Prova II22/06 – Apresentação e entrega do trabalho25/06 – Apresentação e entrega do trabalho
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33Processamento de Imagens Médicas
Bibliografia
1. BURGER Wilhelm & BURGE Mark J.. Digital Image Processing: An
Algorithmic Introduction using Java ISBN: 978-1-84628-379-6
2. GONZALEZ, Rafael C Processamento de Imagens Digitais. Editora:
BLUCHER - 2000 ISBN: 8521202644
3. SPRAWLS Jr., P., Physical principals of medical imaging, second
edition, Medical Physics Publishing, 1995.
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34Processamento de Imagens Médicas
Comentários Finais
• Dúvidas
▪ Local: Sala 518 (Bloco 1 Inferior)
▪E-mail: [email protected]
• Material do Curso
▪Será disponibilizado em arquivos .pdf no site
http://portal.ffclrp.usp.br/
▪Para ler os arquivos .pdf, pode-se utilizar o programa Adobe Acrobat Reader (disponível em http://www.brasil.adobe.com/acrobat )