تکنولوژی و افزایش راههایی که می‌توان به طور غیرتهاجمی داخل بدن را دید، بررسی و تفسیر جهت مشخص شدن سلامتی و بیماری پیشنهاد می‌کند.
یکی از مهم ترین مسائلی که باید به آن توجه کافی شود بحث نویز و کاهش آن‌ها در تصاویر پزشکی است. اگر اعوجاج‌های موجود در تصویر زیاد باشد سیستم بینایی انسان قادر به ارزیابی خوبی از آن تصویر نخواهد بود که این ارزیابی ممکن است در جهت تشخیص بیماری یا تشخیص ساختارهای مختلف در تصویر مورد استفاده قرار بگیرد .نویز معمولا با انحراف استاندارد شدت سیگنال تصویر مربوط به یک شیء یکسان در نبود آرتیفکت‌ها مشخص می‌شود. تصویر نویزی زمانی دیده می‌شودکه نسبتا سیگنال به نویز (SNR) کم باشد. یکی از انواع معروف نویز، (Radio Frequency)   RF است .آرتیفکت۲۹، لفظی عمومی است که به سیگنال‌های نامناسب تصویر در یک فضای خاص اشاره می‌کند.  یک سری ویژگی‌ها و شاخص‌هایی که افزایش شدت سیگنال‌های نامناسب تصویر در یک فضای خاص اشاره می‌کند. یک سری ویژگی‌ها و شاخص‌هایی که به افزایش شدت سیگنال در جایی‌که سیگنال نباید تولید شود می‌انجامد یا باعث کاهش یا از بین رفتن دامنه سیگنال می‌شود. در زمانی که سیگنال باید تولید شود. آرتیفکت و نویز RF اغلب به دلیل حضور و عملکرد دستگاه‌های پزشکی در محیط دستگاه باید تولید شود.
  آرتیفکت و نویز RF اغلب به دلیل حضور و عملکرد دستگاه‌های پزشکی در محیط دستگاه اتفاق می‌افتد. منابع نویز متنوعی در هر سیستم الکترونیکی وجود دارد که از جمله می‌توان به نویز‌ جانسون، نویز Shot و نویز حرارتی۳۰ اشاره کرد.  آرتیفکت‌ها در اثر وجود آلات‌پزشکی مانند ایمپلنت‌ها و الکترودهای سطحی که در داخل یا مجاورت محفظه تصویربرداری وجود دارند به وجود می‌آید. مواد مختلف با خصوصیات متنوع میدان‌های مغناطیسی متفاوتی را ایجاد می‌کنند که این می‌تواند باعث اختلال در رابطه بین موقعیت و فرکانس مورد نیاز برای بازسازی درست تصویر شود.
تصاویر اشعه ایکس اغلب تصاویری تاریک و با میزان شفافیت کم می‌باشند و نیازمند تکنیک‌هایی برای بهبود کیفیت و کاهش نویز موجود در تصویر می‌باشد. روش‌های زیادی برای افزایش مشاهده پذیری جزییات تصاویر اشعه ایکس و کاهش ناهماهنگی های موجود در تصاویر وجود دارد. عوامل مختلفی باعث ایجاد نویز در تصاویر می‌شوند که از جمله آنها می‌توان به عدم یکنواختی در دریافت نور و اشعه دستگاه مولد و تعدیل کننده اشعه ایکس و آماره نویز منتشر کننده های فوتون اشاره کرد ]۱۸[. پارامترهای اصلی که کیفیت تصاویر را توصیف می کنند شامل رزولوشن فضایی، رزولوشن کنتراست، روزلوشن زمانی و رواج آرتیفکت‌ها می باشد. ]۱۹[
در رادیوگرافی دیجیتال می‌توان برای ارتقای کیفیت تصاویر گرفته‌شده، از روش‌های پردازش تصویر استفاده نمود. در این زمینه الگوریتم‌های مختلفی طراحی و ارائه شده‌است. ارتقاء تصاویر دیجیتال عموماً در دو حوزه مکانی و فرکانسی انجام می‌گیرد.
در روشهای بخش بندی و جداسازی برای اینکه بتوان تغییرات را در تصویر تشخیص داد لازم است که ابتدا با عمل فیلتر کردن و حذف نویزهای فرکانس بالا تصویر را یکنواخت و نرمتر کرد .به منظور بهبود همزمان تباین و یکنواختی نور، الگوریتم پیشنهادی از روش بهبود کیفیت تصاویر به وسیله فیلترهای دامنه فرکانسی مانند باترورث و همریختی استفاده می‌کند ]۱۳[ . با به کاربردن فیلتر همریختی، قسمت‌های دارای فرکانس بالا افزایش یافته و قسمت‌های دارای فرکانس پایین کاهش می‌یابد. از آنجایی که قسمت‌های دارای فرکانس بالا غالبا بیانگر قسمت‌های روشن در تصویر می‌باشند، بنابراین از فیلترهای بالاگذر استفاده شده، تا این قسمت‌ها از نواحی با فرکانس پایین پیشی گرفته و قسمت‌های دارای فرکانس بالا را تقویت کند ]۲۰[. برای عملکرد بهتر ابتدا فیلتر باترورث را روی تصاویر ورودی اعمال کرده سپس تصویر بدست آمده را به عنوان ورودی به تابع فیلتر همریختی داده می‌شود. یک تابع فیلتر باترورث با مرتبه n به فرم تابع انتقال عبارتنداز:

مانند آنچه در ]۱۳[ انجام گرفته، ما نیز مرتبه فیلتر باترورث را برابر با دو در نظر می‌گیریم. می‌توان به منظور کاهش نویز موجود در تصویر از فیلترهای آرام‌کننده ۳۱تصویر مانند فیلتر میانگین۳۲ و وینر۳۳ و گوسی استفاده نمود. به کاربردن این فیلترها اثرات تغییرات ناگهانی در تصویر کاهش می‌دهد.
بنابراین مرحله پیش پردازش را اصلاح کرده، بدین صورت که ابتدا از ماسک میانگین مربعی استفاده می کنیم و مرکز ماسک را روی تمام پیکسل‌های تصویر حرکت داده و هر بار مقدار شدت روشنایی پیکسل مرکزی ماسک را با میانگین شدت روشنایی نقاط درون ماسک جایگزین می‌کنیم. سپس فیلتر وینر را بر روی تصویر حاصل اعمال می کنیم. فیلتر وینر دو بعدی، بر مبنای اطلاعات آماری همسایگان از قبیل میانگین و انحراف معیار در حدامکان نویز تصویر را کاهش می‌دهد. نهایتا تصویر تولید شده به عنوان ورودی به فیلترهای باترورث و سپس همریختی داده می‌شود.
فیلتر همریختی
فیلترهای هم ریختی به طور گسترده در پردازش تصویر استفاده می‌شوند و تاحد امکان تلاش می‌کنندکه یکنواختی نور را در تصویر برقرار کند. دندانها، پالپ‌های دندان و لثه‌ها باید بازتاب‌پذیری یکسانی داشته باشند. فیلترهای همریختی روشن سازی قسمت‌های مختلف تصویر را با حفظ تفاوت شدت روشنایی تا حدامکان یکسان و مشابه می‌سازد. برای تصاویر رادیوگرافی I(x,y) ابتدا مطابق رابطه تبدیل لگاریتمی فوریه از تصویر گرفته شده و مجموع مولفه‌های با فرکانس بالای روشناییi(x,y) و مولفه‌های با فرکانس پایین بازتاب کننده r(x,y) تصویر محاسبه می‌شود.

I(x,y)=F(Ln(i(x,y)))+F(Ln(r(x,y)))
بخش بندی و جداسازی دندان‌ها
پس از مطالعه و بررسی روشهای موجود در زمینه بخش بندی تصاویر در ]۳۲-۲۱[ روش پیشنهادی خود برای بخش بندی و جداسازی دندان‌ها به شرح ذیل ارائه می‌شود.
۳-۳-۱- هیستوگرام نگاشت انباره‌ای
نواحی موجود در تصاویر رادیوگرافی را می‌توان به سه دسته دندان‌ها، لثه و بافت های نرم و هوا تقسیم کرد. دندانها و بافت‌های سخت در تصاویر رادیوگرافی، روشن ترین بخش های تصویر را تشکیل می دهند در حالیکه لثه و بافت های نرم دارای سطح خاکستری میانه می باشند و ناحیه هوا به قسمت کاملا تاریک در تصاویر رادیوگرافی نگاشت می‌شود. ]۳۳[
در درمان ریشه یا فرآیند عصب کشی، کانال ریشه و حفره مغز دندان که به طور طبیعی بافت های عصبی و رگ های خونی را در خودجای می‌دهد، به طور کامل برداشته و تخلیه می‌شود و سپس تمیز و عفونت زدایی می‌شود. و با ماده‌ای مثل آمالگام که با سایر مواد دیگر مثل غذا واکنش نمی‌دهد پر می‌شود. قسمت‌های حاوی آمالگام در دندان درمان شده به صورت کاملا روشن در تصاویر رادیوگرافی ظاهر می‌شود. با استفاده از این ویژگی، الگوریتم جداسازی دندان ها طراحی شده که در ادامه به چگونگی آن می‌پردازیم.]۳۴[
ابتدا فرض شده که می‌توان هر دندان را از دندانهای مجاور خود به وسیله خطوط موازی با محور y ها جدا کرد. روش ساده هیستوگرام نگاشت انباره‌ای عمودی به این صورت است که مجموع مقادیر شدت روشنایی پیکسل های موجود در هر ستون از تصویر به صورت جدا جدا محاسبه شده و هیستوگرام آن رسم می‌شود. Proj(x) مجموع مقادیر شدت روشنایی در ستون xام از تابع تصویر (x, y) (0≤ x≤ w-1; 0≤ y≤ h-1) می‌باشد. بنابراین دنباله { proj(x0), proj(x1), …, proj(xw-1)} یک هیستوگرام نگاشت انباره‌ای در هر ستون را به نمایش می‌گذارد. که تابع نگاشت انباره‌ای به صورت زیر تعریف می‌شود:

از آنجا که فواصل بین دندانی در تصویر، تیره‌تر از نواحی دندان می‌باشد. بنابراین Proj(x) در این خطوط دارای مقادیر کمتری نسبت به نقاط همسایه خود در هیستوگرام نگاشت انباره‌ای می‌باشند و به صورت نقاط کمینه محلی در هیستوگرام نگاشت انباره‌ای عمودی ظاهر می‌شود. به عبارت دیگر نقاط موجود در مرز بین دو دندان مجاور در تصاویر رادیوگرافی پری اپیکال تشکیل دره‌های در هیستوگرام نگاشت انباره‌ای می‌دهند. به دلیل وجود نویز در تصاویر، تعداد نقاط کمینه محلی در هیستوگرام نگاشت انباره‌ای عمودی، بیشتر از تعداد خطوط مشخص کننده فواصل بین دندان هاست. بنابراین هرکدام از از این نقاط کمینه محلی کاندیدایی برای خطوط مشخص کننده فواصل بین دندانی می‌باشد. در اینجا نیازمند روشی می‌باشیم که فواصل واقعی بین دندانها را از بین محل های ممکن استخراج کند. شکل نمونه ای از هیستوگرام نگاشت انباره‌ای عمودی را برای یک تصویر نشان می‌دهد.

همچنین برای کاهش نویز و انتخاب خطوط مشخص کننده فواصل بین دندانی، فرض شده است که فاصله بین دو دندان باید از یک مقدار معین و حد آستانه‌ای بیشتر باشد و اگر این مقدار کمتر از میزان تعیین شده باشد، آن خطی که دارای مقدار کمتری در هیستوگرام نگاشت انباره‌ای عمودی باشد، به عنوان خط جداکننده انتخاب می‌شود. حداکثر تعداد دندان موجود در تصاویر پری‌اپیکال پنج عدد می‌باشد، بنابرین در اینجا فرض شده است که فاصله بین هر دو خط جداکننده دندان، باید بیشتر از یک ششم تعداد پیکسل‌های موجود در تصویر باشد.

پیش پردازش ابتدایی تصویر الف) تصویر پیش پردازش شده ب) هیستوگرام نگاشت انباره‌ای عمودی تصویر (الف)
شکل۳-۲ تعدادی از تصاویر موجود در مجموعه داده های جمع آوری شده را نشان می‌دهد. به وضوح مشخص است که دندانهای موجود در بعضی از تصاویر را نمیتوان به کمک خطوط مستقیم و موازی با محور y ها جدا کرد. و نیازمند روشی می‌باشیم که زاویه دندانها با خط افقی محاسبه شود و صرفا نمی‌توان از هیستوگرام نگاشت انباره‌ای عمودی استفاده کرد و فاصله بین دندان‌ها را به صورست خطوط موازی با محورy ها در نظر گرفت. از این رو نیاز است که خطوط مستقیم و یا تصاویر مورد نظر چرخانده شود.
۳-۳-۲ تخمین زاویه چرخش:
بافت‌های سخت در تصاویر رادیوگرافی روشن‌ترین بخش تصاویر را تشکیل می‌دهند. در درمان های ریشه دندان، پس از برداشت عفونت از مغز دندان، آن فضا به صورت کامل تخلیه و ضدعفونی می‌شود. فضای تخلیه شده با ماده ای مانند آمالگام که با سایر مواد از قبیل غذا واکنش نمی دهد، پر می‌شود. بخش پرشده که حاوی آمالگام است، به صورت کاملا روشن در تصاویر رادیوگرافی آشکار می‌شود. با دنبال کردن این بخش پرشده می‌توان اندازه زاویه مورد نیاز برای چرخش تصویر را بدست آورد.

نمونه‌ای از تصاویر جمع‌ آوری شده
برای این منظور ابتدا تصویر را از بعد ارتفاع به سه قسمت مساوی تقسیم کرده که اندازه هر تصویر [w×h/4] می‌باشد که در آن w بیانگر تعداد پیکسل‌های موجود در سطر تصویر و h برابر با تعداد پیکسل‌های موجود در ستون تصویر می‌باشد. برای اینکه مطمئن شویم بخش

Leave a Comment