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基于匹配追蹤算法的乳腺X影像的壓縮感知重構(gòu)

2016-12-21 10:23:09王小冬
電子技術(shù)與軟件工程 2016年20期
關(guān)鍵詞:壓縮感知

摘 要 大規(guī)模乳腺普查產(chǎn)生海量的乳腺X影像數(shù)據(jù),為了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸需要對乳腺X影像進(jìn)行高質(zhì)量高效率的壓縮。在保證重構(gòu)圖像絕不影響診斷結(jié)果的前提下,本文提出基于多級感興趣區(qū)域(Region of InterestROI) 和壓縮感知技術(shù)采集數(shù)據(jù)對乳腺X影像進(jìn)行高效的壓縮,并利用全變差算法精確重構(gòu)原始影像。

【關(guān)鍵詞】感興趣區(qū)域 壓縮感知 全變差重構(gòu)算法

乳腺X影像技術(shù)是目前診斷乳腺病變的最有效的檢測工具,為乳腺癌患者早期醫(yī)治提供精準(zhǔn)的診斷,從而有效的降低患者的死亡率。為了能提供精確的信息,乳腺X影的分辨率和像素深度都很高,如國際標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫DDSM上的C_0018_1.LEFT_CC影像分辨率為2656×4664像素,單點(diǎn)像素深度為16比特,在沒有壓縮的時(shí)大小為17.7M,大量的影像組成海量的數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)、傳輸上對計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)要求太高,對乳腺X影像進(jìn)行高效、高質(zhì)量的壓縮是解決海量數(shù)據(jù)的最經(jīng)濟(jì)有效的方法。

壓縮傳感技術(shù)是當(dāng)前熱門的信號采集技術(shù),在信號稀疏的前提下能夠以很低的采樣率采樣到能夠精確重構(gòu)的采集信號。本文采用壓縮感知技術(shù)對乳腺X影像進(jìn)行壓縮采樣,并用全變差范數(shù)進(jìn)行重構(gòu),取得顯著效果。

1 壓縮感知技術(shù)介紹

壓縮感知概念最早由Emmanuel Candès和Donoho提出,它是一個(gè)全新的信號采集技術(shù),在信號稀疏和可壓縮的前提下,壓縮感知技術(shù)能以遠(yuǎn)小于香農(nóng)采樣定理要求的采樣頻率對信號進(jìn)行采樣且證明能夠精確的重構(gòu)出原始信號。

設(shè)一維信號向量x∈RN,如果||x0||=K?? N,則稱x是K稀疏的,設(shè)測量矩陣Φ∈RM×N (M??N),測量值y∈RM是信號x在Φ上的投影:

(5)判斷循環(huán)迭代次數(shù)是否達(dá)到預(yù)先設(shè)定數(shù)值和當(dāng)前的重構(gòu)誤差是否小于預(yù)先設(shè)定的值,如果滿足條件之一則停止迭代,否則返回步驟(2)繼續(xù)上述循環(huán)。

3 乳腺X光片的感知壓縮和重構(gòu)

3.1 多級感興趣區(qū)域的壓縮思想

圖像壓縮質(zhì)量的評價(jià)指標(biāo)主要有均方誤差(MSE)、峰值信噪比(PSNR) 、信噪比(SNR),這些指標(biāo)無差別的對待對圖像中的每個(gè)像素點(diǎn)或局部圖像塊,但人眼對圖像質(zhì)量的評價(jià)是有選擇性的,同樣,醫(yī)生對醫(yī)學(xué)圖像的判讀更是具有選擇性的,即醫(yī)學(xué)圖像中不同的區(qū)域?yàn)獒t(yī)生提供的判讀信息重要程度是不一樣的。因此最小化壓縮圖像對醫(yī)生判讀的影響為目標(biāo),根據(jù)信息重要程度進(jìn)行不同精度的壓縮,這就是基于感興趣區(qū)域(ROI)的壓縮思想。

3.2 基于多級感興趣區(qū)域壓縮感知的乳腺x光片壓縮

本文壓縮思想是首先對乳腺圖像進(jìn)行分塊,將為醫(yī)生提供重要診斷信息的塊稱為感興趣區(qū)域,感興趣區(qū)域的提取分為人工提取和自動(dòng)提取,隨著計(jì)算機(jī)輔助診斷系統(tǒng)的迅速發(fā)展,在感興趣區(qū)域的自動(dòng)提取算法取得了很大的進(jìn)展,根據(jù)文獻(xiàn)[14-15]提到的級聯(lián)思想把圖像塊分為多級感興趣區(qū)域,然后為不同的感興趣區(qū)域采用不同的采樣頻率進(jìn)行壓縮感知測量。圖1就是本文采用級聯(lián)的方法提取多級感興趣區(qū)域并采樣的流程圖。算法3利用多級感興趣區(qū)域?qū)φ麄€(gè)乳腺圖像采樣的過程。

算法3(多級感興趣區(qū)域感知測量算法):

(1)對乳腺圖片分為T個(gè)圖像子塊:B1,B2,……,BT;

(2)i=1;

(3)k=1;

(4)當(dāng)k>n時(shí)轉(zhuǎn)(7);

(5)計(jì)算分類器k所需要的特征;

(6)通過分類器k進(jìn)行判斷,若為負(fù)樣本轉(zhuǎn)(7),若為正樣本k=k+1并轉(zhuǎn)(5);

(7)對Bi圖像塊采用頻率k-1進(jìn)行感知測量。

(8)i=i+1,若i>T結(jié)束,否則轉(zhuǎn)(4)。

3.3 基于全變差的乳腺x光片重構(gòu)

本文利用全變差重構(gòu)算法對乳腺圖像重構(gòu),首先,獲取壓縮過程中保存的壓縮圖像的基本信息,然后,對每一塊乳腺圖像利用全變差重構(gòu)算法進(jìn)行重構(gòu),最后,把所有重構(gòu)的圖像塊組合成整個(gè)乳腺圖像。

算法4(乳腺圖片的全變差重構(gòu)算法):

(1)獲取整個(gè)乳腺圖像的、行列分塊數(shù)量和分塊大??;

(2)獲取每一塊乳腺圖像的采樣頻率和采樣數(shù)據(jù)并用算法2重構(gòu)乳腺圖像塊;

(3)利用乳腺圖像的分塊方式和所有重構(gòu)的乳腺圖像塊重建整個(gè)圖像。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本文實(shí)驗(yàn)采樣國際標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(Digital Database for Screening Mammography ,DDSM)的數(shù)據(jù),DDSM數(shù)據(jù)庫中每個(gè)病例有4張乳腺影像,其中良性870例,惡性914例。表1給出了本文算法在影像上的壓縮效果,圖2是乳腺X影像C_0002_1.LEFT_CC的部分區(qū)域壓縮效果圖,從效果圖可以看到當(dāng)壓縮率為0.2時(shí)本文算法就能很好的恢復(fù)原始圖像。

5 結(jié)論

本文采用壓縮感知技術(shù)和多級感興趣區(qū)域的壓縮思想,以醫(yī)生的診斷為目標(biāo)對乳腺X光片進(jìn)行壓縮,在乳腺圖片重構(gòu)中采用全變差重構(gòu)模型。本文壓縮方法在實(shí)驗(yàn)中取得了很好的效果,當(dāng)壓縮比很高時(shí),壓縮后的圖像對診斷也不會(huì)有影響。

參考文獻(xiàn)

[1]DORSIC,KOPANSD.Mammography interpretation:the B I-RADSmethod [J].American Family Physician, 1997,55(05):1548-1550.

[2]American Cancer Society.Cancer fact and figures 2003.American Cancer Society,Atlanta,GA,2003.

[3]陳孔艷,王小冬.基于兩級感興趣區(qū)域的乳腺X影像壓縮[J].南京工程學(xué)院學(xué)報(bào),2010(02):50-53.

[4]Qaisar S,Bilal R M,Iqbal W,Naureen M, Sungyoung L.Compressive sensing: from theory to applications,a survey.Journal of Communications and Networks,2013,15(05):443-456.

[5]Baraniuk R G,Cevher V,Duarte M F,Hegde C.Model-based compressive sensing.IEEE Transactions on Information Theory,2010,56(04):1982-2001.

[6]HolgerRauhut,Karin Schnass,Pierre Vandergheynst.Compressed Sensing and Redundant Dictionaries.IEEE TRANSACTIONS ON INFORMATION THEORY, 2008,54(05):2210-2219.

[7]Michal Aharon,Michael Elad,Alfred Bruckstein.K-SVD:An Algorithm for Designing.OvercompleteDictionaries for Sparse Representation.IEEE TRANSACTIONS ON SIGNAL PROCESSING,2006,54(11):4311-4322.

[8]Qiangqiang Yuan,Li Yan,Jiancheng Li,Liangpei Zhang.Remote sensing image super-resolution via regional spatially adaptive total variation model.IEEE Geoscience and Remote Sensing Symposium,2014,3073-3076.

[9]Tae-Jung Kwon,Jonathan Li,Alexander Wong.ETVOS:An Enhanced Total Variation Optimization Segmentation Approach for SAR Sea-Ice Image Segmentation.IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing,2013,51(02):925-934.

[10]AnkitKudeshia,Aditya K. Jagannatham.Optimal Viterbi Based Total Variation Sequence Detection (TVSD) For Robust Image/Video Decoding In Wireless Sensor Networks.IEEE Signal Processing Letters,2014,21(06):722-726.

[11]Bhangale T,Desai U B,Sharma U.An

unsupervised scheme for detection of microcalcifications on mammograms[C]//Image Processing, 2000.Proceedings.2000 International Conference on.IEEE,2000:184-187 vol.1.

[12]Ju C Y,Jin W S,Park D S.Comparing

Study for Detecting Microcalcifications in Digital Mammogram Using Wavelets.[M]//Intelligent Data Engineering and Automated Learning-IDEAL 2004.Springer Berlin Heidelberg,2004:409-415.

[13]Soltanian-Zadeh H,Rafiee-Rad F,Siamak P D.Comparison of multiwavelet,wavelet,Haralick,and shape features for microcalcification classification in mammograms[J].Pattern Recognition,2004,37(10):1973-1986.

[14]王小冬,陳松燦.一種新穎的乳腺X線影像中鈣化點(diǎn)檢測方法[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2008(27):213-215.

[15]賈新華,王哲,,陳松燦.X線乳腺圖像中微鈣化檢測的快速排除無病變區(qū)域法[J].南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)(英文版), 2006,23(01):52-58.

作者單位

南京工程學(xué)院計(jì)算機(jī)工程學(xué)院 江蘇省南京市211167

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