(Luận Văn Thạc Sĩ) Nghiên Cứu Một Số Thuật Toán Phát Hiện Contour Và Ứng Dụng Hỗ Trợ Phát Hiện Vùng Nốt Mờ, Đám Mờ Trên Ảnh Xq Chụp Phổi Của Bệnh Nhân Mắc Covid-19.Pdf

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THƠNG

CHOMECHANH LORKHAM AIEN

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THUẬT TỐN PHÁT HIỆN CONTOUR
VÀ ỨNG DỤNG HỖ TRỢ PHÁT HIỆN VÙNG NỐT MỜ, ĐÁM MỜ
TRÊN ẢNH XQ CHỤP PHỔI CỦA BỆNH NHÂN MẮC COVID-19

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

THÁI NGUYÊN 12 - 2021


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THƠNG

CHOMECHANH LORKHAM AIEN

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THUẬT TỐN PHÁT HIỆN CONTOUR
VÀ ỨNG DỤNG HỖ TRỢ PHÁT HIỆN VÙNG NỐT MỜ, ĐÁM MỜ
TRÊN ẢNH XQ CHỤP PHỔI CỦA BỆNH NHÂN MẮC COVID-19

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÁY TÍNH
Mã số: 8 480101

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

Hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Hải Minh

THÁI NGUYÊN 12 - 2021

i

LỜI CAM ĐOAN
Họ và tên học viên: Chomechanh Lorkham aien
Lớp cao học: CK18A Trường Đại học Công nghệ Thông tin và Truyền
thông- Đại học Thái Nguyên.
Em xin cam đoan luận văn: “Nguyên cứu một số thuật toán phát hiện
Contour và ứng dụng hô trợ phát hiện vùng nốt mờ, đám mờ trên ảnh XQ chụp
phổi của bệnh nhân mặc COVID-19” là cơng trình ngun cứu của em trong thời
gian qua. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn trung thực, mọi sự giúp đỡ cho việc
thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thơng tin trích dẫn trong luận văn đã
được chỉ rõ nguồn gốc.
Học viên thực hiện

Chomechanh Lorkham aien


ii

LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện luận văn thạc sỹ em đã nhận được rất nhiều sự khích
lệ, động viên, giúp đỡ từ phía thầy cơ, cha mẹ và bạn bè xung quanh.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô trong trường Đại học Công
nghệ Thông tin và Truyền thông - Đại học Thái Nguyên, các thầy đã truyền đạt vốn
kiến thức quý báu cho chúng em.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo, TS. Nguyễn Hải Minh
người đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành luận văn thạc sỹ này.
Đề nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu một số thuật toán phát hiện Contour và ứng

dụng hỗ trợ phát hiện nốt mờ, đám mờ trên ảnh XQ chụp phổi của bệnh nhân mắc
COVID-19” là một đề tài khó, học viên cần phải tự tìm hiểu, tự nghiên cứu thêm
nhiều kiến thức mới. Nhưng do thời gian có hạn, vốn ngơn ngữ cịn hạn chế, kỹ năng
làm việc với các ngơn ngữ lập trình hiện đại của em cịn nhiều khó khăn. Do đó, luận
văn vẫn cịn có nhiều thiếu sót.
Em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cơ và các bạn để luận
văn thạc sỹ hồn thiện hơn.
Học viên thực hiện

Chomechanh Lorkham aien


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH ..........................................................................................v
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ......................................................................... vii
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
Chương I CÁC KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ ẢNH Y TẾ VÀ KỸ THUẬT XỬ LÝ
ẢNH ............................................................................................................... 2
1.1 Các kiến thức cơ bản về ảnh y tế .......................................................................2
1.2 Một số phương pháp thu nhận hình ảnh y tế .....................................................3
1.2.1. Chiếu X-quang: ..........................................................................................3
1.2.2. Chụp X-quang:...........................................................................................4
1.3 Xử lý ảnh số .....................................................................................................10
1.3.1 Một số khái niệm cơ bản...........................................................................11
1.4 Một số kỹ thuật xử lý ảnh ................................................................................12

1.4.1 Nắn chỉnh biến dạng .................................................................................12
1.4.2 Khử nhiễu` ................................................................................................12
1.4.3 Chỉnh số mức xám ....................................................................................13
1.4.4 Phân tích ảnh .............................................................................................13
1.4.5 Nhận dạng và phân loại ảnh......................................................................13
1.5 Một số kỹ thuật xử lý ảnh y tế .........................................................................16
1.5.1 Khái quát về biên và phân loại các kỹ thuật dò biên cơ bản ....................19
1.5.2 Các kỹ thuật phát hiện biên: .....................................................................20
1.5.3 Phát hiện biên cục bộ và phân vùng ảnh ..................................................22
Chương II NỐT MỜ, VẾT MỜ, ĐÁM MỜ TRÊN ẢNH XQ VÀ VẤN ĐỀ ỨNG
DỤNG TRONG HỖ TRỢ CHẨN ĐOÁN BỆNH NHÂN COVID-19 ....................25
2.1 Vấn đề nốt mờ, vết mờ, đám mờ .....................................................................25
2.2 Sơ lược về cơ chế bệnh sinh viêm phổi do virus .............................................28
2.3 Tổn thương giải phẫu bệnh của viêm phổi virus .............................................29
2.4 Đặc điểm tổn thương phổi do COVID-19 trên hình ảnh X-quang ..................30


iv

2.4.1 Đặc điểm tổn thương phổi do COVID-19 trên hình ảnh cắt lớp vi tính ...32
2.4.2 Chẩn đốn và đánh giá mức độ tiến triển tổn thương phổi do COVID-19
trên cắt lớp vi tính ..............................................................................................35
2.4.3 Hình ảnh tổn thương phổi một số ca nhiễm COVID-19 trên X-quang ....39
KẾT LUẬN CHƯƠNG.............................................................................................42
Chương III CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM .....................................................................43

3.1 Giải thuật hỗ trợ phát hiện nốt mờ, đốm mơ và đám mờ ................................43
3.1.1 Vấn đề dị biên ..........................................................................................43
3.1.2 Các thuật tốn tìm đường bao (Contour Tracing Algorithm) ...................43
3.2 Các sơ đồ khối mô tả các thuật tốn ................................................................47

3.3 Cơng nghệ áp dụng ..........................................................................................50
3.4 Thu thập dữ liệu ...............................................................................................50
3.5 Kết quả xử lý ...................................................................................................52
3.6 So sánh đánh giá các giải thuật .......................................................................52
KẾT LUẬN ...............................................................................................................53
PHỤ LỤC ..................................................................................................................55
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................67


v

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Hình ảnh X-quang bàn tay bà Rontgen .................................................................. 2
Hình 1.2. Chụp X-quang cắt lớp ............................................................................................ 6
Hình 1.3. Máy chụp cắt lớp kiểu Vallebona .......................................................................... 7
Hình 1.4. Hình chụp cắt lớp cùng một lúc ............................................................................. 7
Hình 1.5. Phương pháp chụp động ........................................................................................ 8
Hình 1.6. Quá trình xử lý ảnh .............................................................................................. 10
Hình 1.7. Các bước cơ bản trong một hệ thống xử lý ảnh ................................................... 10
Hình 1.8. Quy trình xử lý ảnh Y khoa ................................................................................. 16
Hình 1.9. Một cách lý tưởng đồ thị biến thiên mức xám ..................................................... 22
Hình 1.10. Ảnh xám có hai màu .......................................................................................... 22
Hình 2.1. Hình ảnh tổn thương kính mờ phổi phải (trái) và đông đặc thùy dưới hai phổi (phải)
trên X-quang phổi thẳng. ..................................................................................................... 25
Hỉnh 2.2. Hỉnh ảnh nốt mờ trên X-quang phổi thẳng. ......................................................... 26
Hình 2.3. Phổi có vết mờ có nhiều nguyên nhân khác nhau ................................................ 27
Hình 2.4. Hình ảnh giãn mạch máu trong đám mờ. ............................................................. 27
Hình 2.5. Các đám mờ không thuần nhất hai phổi, thấy rõ nhất ở ngoại vi nền phổi phải. 28
Hình 2.6. Tổn thương phổi ở bệnh nhân SARS (vách phế nang: Mất biểu mô và được thay
bằng màng hyaline; Phù các vách phế nang (mũi tên) ........................................................ 29

Hình 2.7. Hình ảnh tổn thương kính mờ phổi phải (trái) và đơng đặc thùy dưới hai phổi (phải)
trên X-quang phổi thẳng. ..................................................................................................... 31
Hình 2.8. Hình ảnh lưới và đông đặc nền phổi hai bên trên X-quang phổi thẳng chụp ngày
thứ 9 sau khởi phát. .............................................................................................................. 31
Hình 2.9. Hình ảnh nốt mờ trên X-quang phổi thẳng. ......................................................... 32
Hình 2.10. Hình ảnh dày thành phế quản (trái) và đường Kerley B do phù mô kẽ (phải) trên
X-quang phổi thẳng. ............................................................................................................ 32
Hình 2.11. Hình ảnh kính mờ (GGO). ................................................................................. 33
Hình 2.12. Hình ảnh lát đá (crazy paving). .......................................................................... 34
Hình 2.13. Hình ảnh giãn mạch máu trong đám mờ. ........................................................... 34
Hình 2.14. Hình ảnh giãn phế quản co kéo. ......................................................................... 34
Hình 2.15. Hình ảnh dải mờ dưới màng phổi gây biến dạng cấu trúc. ................................ 35
Hình 2.16. CO-RADS 2: Hình ảnh giãn phế quản, dày thành phế quản, chồi cây (mũi tên) (trái);
hình ảnh đơng đặc thùy phổi, chồi cây (mũi tên) gây ra bởi viêm phổi do vi khuẩn (phải). ......... 37


vi
Hình 2.17. CO-RADS 3: Ca 1, 2, 3, 4:Hình ảnh đám tổn thương kính mờ đơn độc một bên
phổi; Ca 5: Nhiều ổ đông đặc bao quanh bởi tổn thương kính mờ. ..................................... 37
Hình 2.18. CO-RADS 4: Ca 1:Các đám thương tổn thương kính mờ thùy trên phổi trái, PCR:
dương tính; Ca 2: Tổn thương kính mờ hai phổi trên bệnh nhân có khí phế thũng. ................... 38
Hình 2.19. CO-RADS 5: Ca 1, 4, 5:Nhiều ổ tổn thương đông đặc và kính mờ hai phổi; Ca 2: Nhiều
ổ tổn thương kính mờ hai phổi, giãn mạch máu (vịng trịn), dải mờ dưới màng phổi trái (mũi tên);
Ca 3: Nhiều ổ tổn thương đơng đặc và kính mờ hai phổi, giãn mạch máu (vịng trịn).................... 38
Hình 2.20. CO-RADS 6: Hình ảnh tổn thương kính mờ hai phổi, dấu hiệu Halo đảo ngược
(mũi tên). PCR: dương tính. ................................................................................................ 39
Hình 2.21. Bệnh nhân nam, 65 tuổi: A: Hình X-quang khi nhập viện thấy tổn thương dạng
kính mờ ở vùng giữa và đỉnh phổi trái; B: Hình ảnh X-quang sau 3 ngày thấy tổn thương lan
rộng hơn, gồm cả tổn thương kính mờ và đơng đặc. ........................................................... 39
Hình 2.22 Các giai đoạn PCR ảnh kính mờ kẽ lan tỏa hai phổi .......................................... 40

vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
KÝ HIỆU CHỨ VIẾT

NỘI DUNG VIẾT TẮT

TẮT
COVID-19

Corona virus Daises 19

MRI

Magnetic Resonance Image

MRA

Mutual Recognition Arrangement

CT
CTA
DICOM
PACS

Computed Topography
Call To Action
Digital Imaging and Communication

Picture Archiving Communications System

LPT

Longest Processing Time

COM

Computer Output Micro-form

USB

Universal Serial Bus

MINI-PACS
ADC
Co-RADS
PCR
CLVT
RT-PCR
SARS
SARS-Cov2

MINI- Picture Archiving Communications System
Analog-to-Digital Converter
Level of suspicion COVID-19 infection
Polymerase Chain Reaction
Chụp Cắt Lớp Vi Tính
Real Time Polymerase Chain Reaction
Severe Acute Respiratory Syndrome

Severe Acute Respiratory Syndrome-Corona virus2

ARDS

Acute Respiratory Distress Syndrome

RNA

Acid nucleic

DNA

Deoxyribonucleic acid

GGO

Ground Glass Opacity


1

MỞ ĐẦU
Hiện nay, trước tình hình diễn biến phức tạp của dịch COVID-19. Bộ y tế đã
ban hành nhiều văn bản hướng dẫn chẩn đoán và điều trị, điều trị viêm đường hô hấp
cấp do SAR-CoV-2 (COVID-19) gây ra. Các quy định được ban hành theo Quyết
định số 1344/QĐ-BYT ngày 25/3/2020. Theo đó, để thực hiện, hướng dẫn này gồm
có 8 bước thì tại bước 5: Theo dõi sát bệnh nhân, đặc biệt ngày thứ 7-10 của bệnh,
(sử dụng các dấu hiệu lâm sàng, các thang điểm cảnh báo sớm, theo dõi tiến triển
hàng ngày của X-quang phổi) để phát hiện và xử trí kịp thời các biến chứng tiến triển
nặng của bệnh.

Để xác định được tiến triển của bệnh thì ảnh XQ thướng xuất hiện các dấu
hiệu sau:
Các dấu hiệu điển hình:
- Nốt mờ, đám mờ, kính mờ hình trịn đa ổ.
- Đơng đặc nhu mơ phổi vùng ngoại vi đa ổ (nếu không phân bố ở ngoại vi thì
coi là chưa xác định được).
Các dấu hiệu khơng điển hình, có thể do COVID-19 hoặc các ngun nhân khác:
- Đông đặc khu trú thùy phổi.
- Tràn dịch màng phổi.
- Mờ tổ chức kẽ quanh rốn phổi.
- Dày thành phế quản, dày vách liên tiểu thùy.
- Xẹp phổi.
- Bệnh lý hạch lympho.
Do đó, đề tài được xây dựng với mục tiêu ứng dụng một số thuật toán phát
hiện đường Contour trên ảnh y tế để hỗ trợ phát hiện những vùng ảnh nốt mờ, đàm mờ
trên ảnh chụp XQ của bệnh nhân, nhằm hỗ trợ các bác sỹ dễ dàng hơn trong việc chẩn
đoán.
Cấu trúc của luận văn gồm 03 chương:
Chương I: Các kiến thức cơ bản về ảnh y tế và kỹ thuật xử lý ảnh
Chương II: Nốt mờ, vết mờ, đám mờ trên ảnh XQ và vấn đề ứng dụng trong
hỗ trợ chẩn đoán bệnh nhân Covid-19
Chương III: Cài đặt thử nghiệm
Kết luận


2

Chương I
CÁC KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ ẢNH Y TẾ
VÀ KỸ THUẬT XỬ LÝ ẢNH

1.1 Các kiến thức cơ bản về ảnh y tế
Hình ảnh y tế là kỹ thuật được sử dụng để tạo ra hình ảnh của cơ thể con người
cho mục đích lâm sàng chẳng hạn như việc chẩn đốn và nghiên cứu. Hơn nữa, hình
ảnh y tế là cần thiết cho các bác sĩ trong nghiên cứu y học và giáo dục. Có một số loại
hình ảnh y tế (phương thức), chẳng hạn như chụp cắt lớp vi tính (CT), chụp X-quang,
chụp cộng hưởng từ (MRI)...
Năm 1985 Rontgen đã phát hiện ra X-quang. Lần đầu tiên trên thế giới người
ta có thể hình dung được phần bên trong của cơ thể người mà không cần phải trải qua
phẫu thuật. Ngay lập tức khám phá này đã được cơng bố rộng rãi trên báo trí. Cơng
bố của ông đã đưa ra hình ảnh X-quang bàn tay bà Rontgen.
Bức xạ tia X trong đó bao gồm X-quang là một hình thức của bức xạ điện từ.
Bước sóng điện từ của X-quang trong khoảng 0.01- 10 nanomet, tương ứng với tần
số trong khoảng 3x1016 Hz - 3x1019 Hz và năng lượng trong phạm vi 120eV 120keV. Đây là những bước song ngắn hơn so với tia UV và dài hơn tia gamma. Bức
xạ tia X được gọi là bức xạ Rontgen.

Hình 1.1. Hình ảnh X-quang bàn tay bà Rontgen
X-quang được phân phân thành 3 loại:
+ X-quang từ 0.12 – 12keV (10-0.10 nm bước sóng) được phân là loại mềm.
+ X-quang từ 12 – 120keV (0.10-0.01nm bước sóng) được phân là loại cứng.
+ X-quang cứng có thể xuyên qua các vật thể rắn và được sử dụng phổ biến
nhất trong lĩnh vực xác định hình thể bên trong của các đối tượng và tinh thể.
Vì vậy trong các ứng dụng chẩn đoán y tế, năng lượng X-quang mềm sẽ bị cơ
thể hấp thụ do đó một tấm kim loại mỏng được làm bằng nhôm sẽ được đặt trên cửa


3

sổ của ống X- ray (là một phần của quang phổ điện từ) để lọc ra những năng lượng
thấp trong quang phổ chỉ để chụp ảnh và thu được 1 hình ảnh phóng xạ.
X-quang rất hữu ích trong việc phát triển bệnh lý của hệ thống xương cũng

như để phát hiện một số quy trình bệnh trong mơ mềm. Đáng chú ý nhất là vùng ngực,
nó có thể xác định được các bệnh về phổi như viêm phổi, phù phổi, ung thư phổi, Xquang bụng còn phất hiện được một số bệnh về đường ruột như tắc ruột, cổ trướng
và nhiều chẩn đốn khác. Tuy nhiên, X-quang khơng có tác dụng chẩn đốn nhiều
trong các mơ mềm như não hay cơ.
Trong những năm gần đây máy vi tính và chụp X-quang kỹ thuật số đã thay
thế ảnh phim trong các ứng dụng y tế và nha khoa mặc dù ảnh phim vẫn cịn sử dụng
rộng rãi trong các q trình chụp X-quang cơng nghiệp (ví dụ: Để kiểm tra đường nối
hàn của kết cấu).
Vào cuối thế kỷ XIX công nghệ hình ảnh được phát triển đáng kể. Nhiều kỹ
thuật hình ảnh khác nhau đã được phát triển và sử dụng dựa trên các nguyên tắc vật
lý khác nhau. Trong lĩnh vực y học những kỹ thuật hình ảnh khác nhau gọi là phương thức:
+ Phương thức giải phẫu học: Cung cấp cái nhìn sâu sắc về hình thái giải phẫu
bao gồm X-quang, siêu âm, chụp cắt lớp (CT), hình ảnh cộng hưởng từ (MRI) đơi
khi cịn xuất hiện dưới các tên khác nhau như: Chụp động mạch cộng hưởng từ (MRA
từ MRI) chụp cắt lớp vi tính động mạch (CTA từ CT).
+ Phương thức chức năng: Miêu tả quá trình trao đổi chất cơ bản của các mô
hoặc bộ phận cơ thể bao gồm các phương thức y học hạt nhân.
1.2 Một số phương pháp thu nhận hình ảnh y tế
1.2.1. Chiếu X-quang:
Trong phương pháp chiếu X-quang ta cần những tia X có độ đàm xun trung
bình: từ 70 đến 80KV. Nhưng cường độ thì rất thấp, chỉ cần từ 1,5 đến 3 miliampe.
Các máy chụp X-quang đểu dùng để chiếu được, trừ các máy bé xách tay. Màn huỳnh
X-quang là một tấm bià trên có phù một lớp tinh thể tungstat calci (hay sunfua kẽm).
Hiện nay người ta dùng sunfua hỗn hợp kẽm và cadmi. Chất này tạo nên một ảnh
huỳnh quang vàng lục là màu tương ứng với độ cảm thụ cao nhất cùa mắt. Trên tấm
bìa đó đặt một tấm kính thuỷ tinh pha chì dàv để bảo vệ người chiếu. Tia huỳnh quang
của màn chiếu không sáng lắm, vì thế việc chiếu điện phải làm trong buồng tối.


4

Muốn trơng rõ, con mắt phải thích nghi với bóng tối. Nếu ngồi trong bóng tối
20 phút, mắt ta sẽ thấy rõ hơn 60 lần. Vậy lúc nào ta cũng phải ngồi trước bóng tối
15 phút rồi mới bắt đầu chiếu. Tuy nhiên, dù mắt có được thích nghi trong tối cũng
khơng thấy rõ bằng ngồi sáng. Vì vậy quan sát hình chụp trên phim X-quang bao
giờ cũng thấy rõ chi tiết hơn là chiếu.
1.2.2. Chụp X-quang:
* Kỹ thuật:

Ta dùng những tia X phát xạ dưới một điện thế từ 50KV đến 100KV, 150KV
và phải cho qua bóng dịng điện có cường độ lớn hơn khi chiếu nhiều (từ 50 đến 100
- 200mA, và máy bây giờ đến 500-1000mA) để chụp thật nhanh. Cần phải chụp nhanh
vì bệnh nhân khơng nằm n hoặc nín thở lâu được; hơn nữa có những cơ quan như
tim, dạ dày… vẫn chuyển động trong khi ta chụp, nên hình chụp sẽ bị mờ nếu khơng
chụp thật nhanh. Người ta dùng những phim ảnh có lớp nhũ tương ăn hình cả hai mặt.
Lớp ấy dày hơn và có nhiểu muối bạc hơn là phim chụp ảnh thường. Để rút ngắn bớt
thời gian chụp, người ta ép kèm vào hai mặt phim hai tấm bìa gọi là tấm tăng quang.
Một mặt của tấm bìa này có phủ một lớp chất huỳnh quang. Lúc tia X chiếu vào, tấm
tãng quang sẽ phát ra những tia sáng và tia tử ngoại tăng tác dụng của chùm tia X lên
10 lần. Như vậy người ta có thể rút ngắn thời gian chụp xuống 1/10. Thời gian chụp
nhanh hay chậm tuỳ thuộc cơ thể dày hay mỏng, cơ quan cần chụp ở nơng hay sâu,
và cũng tuỳ tính chất đâm xuyên của tia X. Dùng tia đâm xuyên mạnh thì lợi vì có
thể chụp rất nhanh (dưới 1/10 giây) và có thể chụp xa được. Để điều khiển thời gian
chụp, ở tủ điều khiển có một bộ phận (cái đổng hổ) gọi là kế điện miliampe giây
(relais miliamperes-secondes). Bộ phận này cho ta thấy con số miliampe nhân với
giây. Ví dụ: ta vận kim đồng hổ này lên con số l00mAS. Như thế có nghĩa là máy sẽ
phát ra cường độ 100mA trong 1 giây; cũng có nghĩa là 200mA trong 0,5 giây. Vậy
cùng với một số mAS đã ấn định, muốn chụp nhanh hay chậm thì phải tăng hay giảm
số miliampe sẽ sử dụng. Ở đổng hổ mAS có một bộ phận để tăng hay giảm tỷ lộ phần
trăm miliampe đó, tuỳ theo u cầu của kỹ thuật. Ngồi ra điện kế mAS cịn có thể

tự động tăng tỷ số mili lên để đảm bảo số mAS đã ấn định, nếu trong lúc chụp, cường
độ tụt xuống.


5

* Các loại ảnh chụp X-quang
- Ảnh chụp X-quang nổi
Một tấm phim X-quang thường không cho ta thấy bề sâu của cơ quan. Muốn
biết một vật ở phía trước hay ở phía sau trong cơ thể, người ta chỉ có cách chụp
nghiêng, hoặc xem hình vật ấy lớn lên nhiều hay ít, hoặc rõ hay mờ, khi so sánh hình
chụp ở tư thế khác nhau (sấp hay ngửa). Nhưng còn có phương pháp chụp nổi, tốt
hơn: người ta chụp hai phim tiếp theo. Một phim đặt tiêu điểm của bóng cách đường
giữa 3cm bên phải và phim kia 3cm bên trái (khoảng cách của hai đồng tử mắt là
6cm). Đến khi xem phim đã chụp thì dùng một đèn đọc phim đặc biệt có tấm che ở
giữa để ta có thể mỗi mắt chỉ nhìn vào mộc tấm phim; mắt phải nhìn vào phim chụp
với bóng ở bên phải, mất trái nhìn vào phim chụp với bóng ở bên trái. Như thế ta sẽ
thấy hình nổi hẳn lên.
- Ảnh thực hiện hình cắt lớp bằng phim chồng nhau
Đây là một phương pháp dùng hai tấm phim chụp nổi đặt chồng lên một cái
đèn đọc phim và xê xích qua lại để cho những hình ảnh của những vật ở vào cùng
một mặt phẳng với nhau lần lượt chổng lên nhau. Đối với mỗi vị trí của hai tấm phim
chỉ những hình ảnh trùng nhau chồng khít với nhau thì thấy rõ, cịn những hình ảnh
khác thì sẽ mờ. Như thế ta có thể thực hiện được những hình ảnh theo từng lớp của
cơ thể. Theo lý thuyết thì nếu ta chụp nhiều cập phim chụp nổi chừng nào thì có lợi
chừng ấy, nhưng nếu chồng nhiều phim lên nhau quá thì hố tối, nên người ta chỉ
dùng hai cặp phim chụp theo hai đường thẳng góc với nhau. Hiện nay phương pháp
này ít dùng, và người ta chỉ dùng kỹ thuật chụp cắt lớp.
- Ảnh chụp cắt lớp
Trên phim chụp thường, nhiều khi những chỗ thương tổn bị che lấp vì hình ở

những mặt phẳng khác nhau chồng lên nhau. Mục đích của phương pháp này là làm
cho ta chỉ thấy hình ảnh một lớp mỏng nào đó của một bộ phận trong cơ thể, cịn các
lớp khác thì xố nhoà đi.


6

Hình 1.2. Chụp X– Quang cắt lớp
*Nguyên lý kỹ thuật đó như sau: Bóng X-quang (B) và cát-sét phim F gắn liền
vào hai đầu một thanh sắt dài (PP). Thanh này có thể qua lại chung quanh một trục ở
khoảng giữa D. Bệnh nhân (BN) nằm trên bàn bóng sẽ chạy qua lại tmớc mặt: khi
bóng chạy xi thì phim dưới bàn sẽ chạy nguợc. Sự di chuyển của bóng và phim
phải theo hai nguyên tắc: đổng nhịp, song song ngược nhau và theo một tỷ lệ nhất
định. Ở đây ta thấy bóng (B) và phim (F) di chuyển ngược nhau và tỷ số đường đi
của chúng là K1/K2. Ví dụ: ta lấy một điểm D trong cơ thể ở trong mặt phẳng SS’
cùa trục quay. Hình của nó trên phim là Dl. Khi bóng di chuyển từ P1 qua P2 thì hình
D1 của điểm D di chuyển từ DI qua D2. Tỷ số đường đi cùa nó và đường đi của bóng
đúng theo tỷ lệ K1/K2. Vì vậy đường đi của nó bằng đường đi của phim, khơng dài
hơn. khơng ngắn hơn. Do đó trong q trình di chuyển hình của điểm D ln ln cố
dịnh trên phim và hình của nó sẽ là một điểm rõ nét. Trái lại, đối với điểm H, không
ở trong mặt phẳng cùa trục quay, khi bóng di chuyển từ P1 qua P2 thì hình H1 của
điểm H di chuvển qua H2, đường đi của nó đối với đường đi của bóng sẽ không theo
tỷ lệ Kl/K 2 và sẽ dài hơn đường đi của phim. Do đó hình của điểm H sẽ khơng cố
định trên phim nên nó bị xố nhồ hoặc có khi bị gạt ra ngồi.


7

Hình 1.3. Máy chụp cắt lớp kiểu Vallebona
Có khi người ta lại để bóng cố định và cho bệnh nhân và phim quay trịn một

góc (a) như nhau, xung quanh hai trục (O l và O 2 ) song song tương ứng với lớp cắt
(P) ờ bệnh nhân và với phim (Vallebona).
Muốn điều chỉnh lớp cắt, người ta đưa bệnh nhân ra trước hoặc ra sau trục O1.
Thuận lợi của phương pháp này là người ta có thể dùng một máy chụp X-quang thơng
thường và bố trí thêm một bộ phận đơn giản để làm cho bệnh nhân và phim cùng
quay thì chụp cắt lớp được. Phương pháp chụp cắt lớp thường dùng để chụp phổi,
mục đích để tìm những hang lao, u nang, dây chằng dính phế mạc. ung thư....mà ta
không thấy rõ ở phim chụp thường. Phương pháp này, cũng dùng để chụp xương sọ,
trung thất, động mạch chủ, thanh quản...
- Chụp cắt lớp cùng một lúc:

Hình 1.4. Hình chụp cắt lớp cùng một lúc


8

Đối với kỹ thuật chụp cắt lớp thông thường dùng từ trước đến nay, người ta
phải chụp mỗi lớp một lần. Ví dụ cần chụp 8 lớp thì phải chụp 8 lần. Như vậy liều
lượng tia X mà bệnh nhân phải hấp thụ khá cao, ảnh hướng không tốt đến sức khỏe.
Ngồi ra cịn tổn hại máy. Để tránh những nhược điểm nói trên, hiện nay người ta
dùng phương pháp chụp tất cả các lớp cắt vào một lần. Trước khi chụp người ta chỉ
cần điều chỉnh trục quay đúng vào lớp cắt trên hết. Và chỉ bầm nút một lần cho bóng
phát ra ta sẽ chụp được tất cả các lớp cần chụp.
- Chụp hàng loạt: Nhiều cơ quan chuyển động và biến đổi hình dạng nhanh
như dạ dày, hành tá tràng, thực quản, đại tràng...phải chụp liên tiếp nhiểu hình mới
phát hiện được hình bệnh lý. Để có thể giúp chụp nhanh và theo dõi những hình cần
thiết trong khi chiếu, người ta dùng bộ phận chụp sêri có chọn lọc thường dùng để
chụp dạ dày. Trong kỹ thuật X-quang tim mạch hiện đại, người ta dùng những máy
chụp sêri với tốc độ rất nhanh, chụp được 6-8 phim một giây.
- Chụp động : là một phương pháp cho ta có thể ghi những hình ảnh một cơ

quan đang chuyển động.

Hình 1.5. Phương pháp chụp động
Người ta dùng một tấm chì có những khe ngang đâm thủng song song cách
đều nhau đặt vào sau tấm phim. Lúc chụp hình thì tấm phim di chuyển một đoạn chỉ
dài bằng khoảng cách giữa các khe đó. Như thế trên tấm phim chụp ta sẽ thấy một
dãy dải đậm song song chổng lên nhau, biểu hiện sự thay đổi hìnhcủa những lớp
mỏng của cơ quan ta chụp. Ứng dụng của phương pháp này thường dùng để chụp
tim. Phân tích hình răng cưa trên bờ tim người ta có thể:
+ Phân biệt được các vùng khác nhau của tim (tâm thất, tâm nhĩ, động
mạch chủ...)
+ Biết được biên độ tim đập


9

+ Chẩn đoán một số bệnh như viêm màng tim, u cạnh tim
- Chụp huỳnh quang: Dùng để kiểm tra sức khoẻ ẻ cho tập thể các cơ quan, xí
nghiệp...người ta dùng máy chụp ảnh để chụp hình X-quang trên màn huỳnh quang
với những phim nhỏ 24x36mm như phim điện ảnh hoặc phim 7x7cm, l0xl0cm.
Thường ngừơi ta chụp phổi để phát hiện lao là chủ yếu. Với phương pháp này người
ta có thể chụp được 500 - 600 người trong một buổi, tiết kiệm được phim và tránh
được nguy hiểm cho cán bộ chuyên khoa. Hình trên phim chụp huỳnh quang rõ hơn
hình chiếu và nếu thấy những hình nghi ngờ người ta chụp lại với phim to ..
- Chụp cắt lớp vi tính và tạo ảnh bằng cộng hưởng từ: Máy chụp cắt lớp vi
tính cho phép phân bột được những sự khác biệt rất nhỏ của những tổ chức có tỷ trọng
khác nhau. Trong cơ thể con người nó có thể mã hóa khoảng từ hai nghìn đến bốn
nghìn mức độ khác nhau (tùy loại máy) về tỷ trọng giữa cấu trúc có tính chất khí và
cấu trúc có tính chất xương. Một máy thu hình được biến thành hình ảnh những mã
số đã có. Tuy nhiên, với mắt thường ta chỉ có thể phân biệt được từ đen đến trắng

khoảng 12 đến 20 mức độ khác nhau. Như vậy có một sự bất cân xứng giữa số lượng
thơng tin chứa trong bộ nhớ có hàng nghìn mức độ về tỷ trọng với mắt thường chi
cho phép phân biệt được dưới hai mươi mức độ. Để giải quyết vấn đề này người ta
phải áp dụng phương pháp mờ cửa sổ gắn với bậc thang xám trên màn hình để nghiên
cứu. Cửa sổ được xác định bằng điểm giữa của cửa sổ (Center hoặc Level) và độ mở
rộng của cửa sổ (Width) trên giải đơn vị Hounsfield.
Tạo ảnh băng cộng hưởng từ là một phát minh lớn sau phát minh ra tia X và
máy CT Scanner (chụp cắt lớp với máy vi tính). Hình ảnh có được bằng kỹ thuật này
hơn hẳn các hình ảnh về y học có từ trước tới nay như X-quang, CT Scanner, Siêu
âm, đồng vị phóng xạ… vì độ phân giải cao, có được các lớp cắt theo đủ mọi chiểu,
không nguy hiểm… Với kỹ thuật tạo ảnh bằng cộng hường từ người ta thấy được các
nội tạng, các phân của cơ thể không khác gì như nhìn vào một bức tranh giải phẫu ở
các lớp cắt khác nhau. Với các cải tiến người ta hi vọng đưa dần xét nghiệm này từ
một xét nghiệm đắt tiền dần trở thành thường xuyên, có thể áp dụng rộng rãi cho đa
số bệnh nhân. Giá tiền một xét nghiệm rẻ dần vì có thể rút ngắn được thời gian khám
xét và tiền bảo trì máy giảm dần do thời gian bổ sung thêm hê li lỏng (để làm nguội
máy) vốn rất đắt tiền, từ một năm hai đến bốn lần xuống còn bảy đến mười năm mới
phải bổ sung một lần ở các máy thế hệ mới. Giá tiền một máy tạo ảnh bằng cộng


10

hưởng từ hiện nay trung bình bằng mơt lần rưỡi máy CT Scanner. Nguyên lý làm cơ
sở cho sự tạo hình của máy rất phức tạp, có thể trình bày tóm tắt như sau: Nguyên tử
hyđro có rất nhiều trong các mô ở cơ thể con người, hạt nhân nguyên tử này chỉ có
một proton. Khi những proton của những nguyên tử hydro của các mô được đặt trong
một từ trường có cường độ lớn và được cung cấp năng lượng dưới dạng những sóng
có tần số radio (radiofrequence) thì khi ngừng cung cấp những sóng đó, hệ thống sẽ
hồi trả lại năng lượng và các proton sẽ phát ra các tín hiệu. Các tín hiệu này được các
bộ phận tinh vi trong máy và máy vi tính xử lý để biến thành hình ảnh.

1.3 Xử lý ảnh số


Tổng quan về hệ thống xử lý ảnh
Quá trình xử lý ảnh được xem như là quá trình thao tác ảnh đầu vào nhằm cho

ra kết quả mong muốn. Kết quả đầu ra của một q trình xử lý ảnh có thể là một ảnh
“tốt hơn” hoặc một kết luận.
Ảnh
“Tốt nhất”

XỬ LÝ ẢNH

Ảnh

Kết luận
Hình 1.6. Q trình xử lý ảnh
Ảnh có thể xem là tập hợp các điểm ảnh và mỗi điểm ảnh được xem như là
đặc trưng cường độ sáng hay một dấu hiệu nào đó tại một vị trí nào đó của đối tượng
trong khơng gian và nó có thể xem như một hàm n biến P(c1, c2,..., cn). Do đó, ảnh
trong xử lý ảnh có thể xem như ảnh n chiều.
Thu nhận ảnh
(Scanner, Camara,
Tiền xử lý

Trích chọn
đặc điểm

Hệ quyết
định

Đối sánh

Hậu xử lý

rút ra kết luận
Lưu trữ

Hình 1.7. Các bước cơ bản trong một hệ thống xử lý ảnh


11

- Khối thu nhận ảnh: có nhiệm vụ tiếp nhận ảnh đầu vào.
- Khối tiền xử lý: có nhiệm vụ xử lý nâng cao chất lượng ảnh như giảm nhiễu,
phân vùng, tìm biên v.v...
- Khối trích chọn đặc điểm: có nhiệm vụ trích chọn các đặc trưng quan trọng
của các bức ảnh đã được tiền xử lý để sử dụng trong hệ quyết định.
1.3.1 Một số khái niệm cơ bản


Điểm ảnh (Picture Element)
Gốc của ảnh (ảnh tự nhiên) là ảnh liên tục về không gian và độ sáng. Để xử lý

bằng máy tính (số), ảnh cần phải được số hóa. số hóa ảnh là sự biến đổi gần đúng một
ảnh liên tục thành một tập điểm phù hợp với ảnh thật về vị trí (khơng gian) và độ sáng
(mức xám). Khoảng cách giữa các điểm ảnh đó được thiết lập sao cho mắt người
không phân biệt được ranh giới giữa chúng. Mỗi một điểm như vậy được gọi là điểm
ảnh (PEL: Picture Element) hay gọi tắt là Pixel. Trong khuân khổ ảnh hai chiều, mỗi
pixel ứng với cặp tọa độ (x,y).
Định nghĩa:

Điểm ảnh (Pixel) là một phần tử của ảnh số tại tọa độ (x,y) với độ xám hoặc
màu nhất định. Kích thước và khoảng cách giữa các điểm ảnh đó được chọn thích
họp sao cho mắt người cảm nhận sự liên tục về không gian và mức xám (hoặc màu)
của ảnh số gần như ảnh thật. Mỗi phàn tử ừong ma trận được gọi là một phần tử ảnh.


Độ phân giải của ảnh
Định nghĩa: Độ phân giải (Resolution) của ảnh là mật độ điểm ảnh được ấn

định trên ảnh số được hiển thị. Theo định nghĩa, khoảng cách giữa các điểm ảnh phải
được chọn sao cho mắt người vẫn thấy được sự liên tục của ảnh. Việc lựa chọn khoảng
cách thích họp tạo nên một mật độ phân bố, đó chính là độ phân giải và được phân
bố theo trục X và Y trong khơng gian hai chiều…
Ví dụ: Độ phân giải của ảnh trên màn hình CGA (Color Grraphic Adaptor) là
một lưới điểm theo chiều ngang màn hình: 320 điểm chiều dọc * 200 điểm ảnh
(320*200). Rõ ràng cùng màn hình CGA 12” ta nhận thấy mịn hơn màn hình CGA
17” độ phân giải 320*200. Lý do: cùng một mật độ (độ phân giải) nhưng diện tích
màn hình rộng hơn thì độ mịn (liên tục của các điểm ảnh) kém hơn.


12


Mức xám của ảnh
Một điểm ảnh (Pixel) có hai đặc trưng cơ bản là vị trí (x,y) của điểm ảnh và

độ xám của nó. Dưới đây chúng ta xem xét một số khái niệm và thuật ngữ thường
dùng trong xử lý ảnh.
a) Định nghĩa: Mức xám của điểm ảnh là cường độ sáng của nó được gán bằng
giá ừị số tại điểm đó.

b) Các thang giá trị mức xám thơng thường: 16, 32, 64, 128, 256 (Mức 256)
là mức phổ dụng. Lý do từ kỹ thuật máy tính dùng 1 byte (8 bit) để biểu diễn mức
xám: Mức xám dùng 1 byte để biểu diễn 28 = 256 mức, tức là từ 0 đến 255).
c) Ảnh đen trắng: là ảnh có 2 màu đen, trắng (khơng chứa màu khác) với mức
xám ở các điểm ảnh có thể khác nhau.
d) Ảnh nhị phân: ảnh chỉ có 2 mức đen trắng phân biệt tức dùng 1 bit mơ tả
21mức khác nhau. Nói cách khác mỗi điểm ảnh của ảnh nhị phân chỉ có thể là 0 hoặc
1.
e) Ảnh màu: trong khuân khổ lý thuyết 3 màu (Red, Blue, Green) để tạo nên
thế giới màu, ngưới ta thường dùng 3 byte để mô tả mức màu, khi đó các giá tri màu
28*3=224 triệu màu.
1.4 Một số kỹ thuật xử lý ảnh
1.4.1 Nắn chỉnh biến dạng
Ảnh thu nhận thường bị biến dạng do các thiết bị quang học và điện tử. Để
khắc phục người ta sử dụng các phép chiếu được xây dựng trên tập các điểm điều
khiển. Giả sử có hai ảnh I và I' tương ứng với ảnh thu nhận được và ảnh mong muốn.
Pi là một điểm thuộc I tương ứng với một điểm Pi' trên I', ta có n các cặp điểm điều
khiển như vậy.
Nắn chỉnh biến dạng là tìm hàm f: Pi  f ( Pi ) sao cho
n


i 1

2

f ( Pi )  Pi

'

 min

1.4.2 Khử nhiễu
Có 2 loại nhiễu cơ bản trong quá trình thu nhận ảnh mà chúng ta cần loại bỏ:
- Nhiễu hệ thống: là nhiễu có quy luật có thể khử bằng các phép biến đổi.


13

- Nhiễu ngẫu nhiên: vết bẩn không rõ nguyên nhân có thể khắc phục bằng các
phép lọc.
1.4.3 Chỉnh số mức xám
Chỉnh số mức xám là nhằm khắc phục tính khơng đồng đều của hệ thống xử
lý ảnh, thơng thường có 2 hướng tiếp cận:
- Giảm số mức xám: Thực hiện bằng cách nhóm các mức xám gần nhau thành
một bó. Trường hợp giảm xuống 2 mức xám thì chính là chuyển về ảnh đen trắng.
- Tăng số mức xám: Thực hiện nội suy ra các mức xám trung gian bằng kỹ
thuật nội suy. Kỹ thuật này nhằm tăng cường độ mịn cho ảnh.
1.4.4 Phân tích ảnh
Là khâu quan trọng trong quá trình xử lý ảnh để tiến tới hiểu ảnh. Trong phân
tích ảnh việc trích chọn đặc điểm là một bước quan trọng. Các đặc điểm của đối tượng
được trích chọn tuỳ theo mục đích nhận dạng trong q trình xử lý ảnh. Có thể nêu
ra một số đặc điểm của ảnh sau đây:
- Đặc điểm không gian: Phân bố mức xám, phân bố xác suất, biên độ, điểm
uốn v.v..
- Đặc điểm biến đổi: Các đặc điểm loại này được trích chọn bằng việc thực
hiện lọc vùng (zonal filtering). Các bộ vùng được gọi là “mặt nạ đặc điểm” (feature
mask) thường là các khe hẹp với hình dạng khác nhau (chữ nhật, tam giác, cung tròn
v.v...).
- Đặc điểm biên và đường biên: Đặc trưng cho đường biên của đối tượng và

do vậy rất hữu ích trong việc trích trọn các thuộc tính bất biến được dùng khi nhận
dạng đối tượng (Ví dụ đặc điểm góc, cạnh v.v...). Các đặc điểm này có thể được trích
chọn thơng qua ảnh biên. Để thu được ảnh biên ta có thể sử dụng tốn tử Gradient,
toán tử la bàn, toán tử Laplace v.v... Việc trích chọn hiệu quả các đặc điểm giúp cho
việc nhận dạng các đối tượng ảnh chính xác, với tốc độ tính tốn cao và giảm thiểu
dung lượng lưu trữ.
1.4.5 Nhận dạng và phân loại ảnh
Nhận dạng tự động (automatic recognition), mơ tả đối tượng, phân loại và
phân nhóm các mẫu là những vấn đề quan trọng trong thị giác máy, được ứng dụng
trong nhiều ngành khoa học khác nhau. Tuy nhiên, một câu hỏi đặt ra là: mẫu (pattern)
là gì? Watanabe, một trong những người đi đầu trong lĩnh vực này đã định nghĩa:


14

“Ngược lại với hỗn loạn (chaos), mẫu là một thực thể (entity), được xác định một
cách ang áng (vaguely defined) và có thể gán cho nó một tên gọi nào đó”. Ví dụ mẫu
có thể là ảnh của vân tay, ảnh của một vật nào đó được chụp, một chữ viết, khn
mặt người hoặc một ký đồ tín hiệu tiếng nói. Khi biết một mẫu nào đó, để nhận dạng
hoặc phân loại mẫu đó có thể sử dụng hai cách chính:
- Phân loại có mẫu (supervised classification): ví dụ phân tích phân biệt
(discriminant analyis), trong đó mẫu đầu vào được định danh thành một phần của một
lớp đã xác định.
- Phân loại khơng có mẫu (unsupervised classification hay clustering): Các
mẫu được gán vào các lớp khác nhau dựa trên một tiêu chuẩn đồng dạng nào đó. Các
lớp này cho đến thời điểm phân loại vẫn chưa biết hay chưa được định danh.
Hệ thống nhận dạng tự động bao gồm ba khâu tương ứng với ba giai đoạn chủ
yếu sau đây:
+ Thu nhận dữ liệu và tiền xử lý
+ Biểu diễn dữ liệu

+ Nhận dạng, ra quyết định
Trong ứng dụng thực tiễn, khơng thể chỉ dùng có một cách tiếp cận đơn lẻ để
phân loại “tối ưu” vì vậy các phương thức phân loại tổ hợp thường được sử dụng khi
nhận dạng. Cho đến nay các hệ thống lai (hybrid system) sử dụng nhiều phương pháp
và cách tiếp cận khác nhau đã cho những kết quả nhiều triển vọng.
 Tiền xử lý
Sau bộ thu nhận, ảnh có thể nhiễu độ tương phản thấp nên cần đưa vào bộ tiền
xử lý để nâng cao chất lượng. Chức năng chính của bộ tiền xử lý là lọc nhiễu, nâng
độ tương phản để làm ảnh rõ hơn, nét hơn. Mục đích của các cơng việc này là làm
cho chất lượng ảnh ừở lên tốt hơn chuẩn bị cho các bước xử lý tiếp theo. K hử nhiễu:
Nhiễu được chia thành hai loại là nhiễu hệ thống và nhiễu ngẫu nhiên. Đặc trưng của
nhiễu hệ thống là tính tuần hồn. Do vậy, có thể khử nhiễu hệ thống bằng việc sử
dụng phép biến đổi Fourie và loại bỏ các đỉnh điểm. Đối với nhiễu ngẫu nhiên, trường
hợp đơn giản là các vết bẩn tương ứng với các điểm sáng hay tối thì có thể khử bằng
phương pháp nội suy, lọc trung vị và lọc trung bình. Chỉnh độ tương phản: Cơng việc
cụ thể là chỉnh sửa tính khơng đồng đều của thiết bị thu nhận hoặc độ tương phản


15

giữa các vùng ảnh. Nâng cao chất lượng ảnh: Nâng cao chất lượng ảnh nhằm hồn
thiện một số đặc tính của ảnh như:
- Lọc nhiễu hay làm trơn ảnh
- Tăng độ tương phản, điều chỉnh mức xám của ảnh
- Làm nổi biên ảnh
Các thuật toán triển khai việc nâng cao chất lượng ảnh hầu hết dựa trên các kỹ
thuật trong miền điểm, khơng gian và tần số. Tốn tử điểm là phép biến đổi đối với
từng điểm ảnh đang xét, không liên quan đến các điểm lân cận khác ừong khi đó tốn
tử khơng gian sử dụng các điểm lân cận để quy chiếu đến điểm đang xét, một số phép
biến đổi có tính tốn phức tạp được chuyển sang miền tần số để thực hiện, kết quả

cuối cùng được chuyển trở lại miền không gian nhờ các biến đổi ngược.
- Biển đổi ảnh
Trong xử lý ảnh, do số điểm ảnh lớn, các tính tốn nhiều (độ phức tạp tính
tốn cao) đòi hỏi dung lượng bộ nhớ lớn, thời gian tính tốn lâu. Các phương pháp
khoa học kinh điển áp dụng cho xử lý ảnh hàu hết khó khả thi.
Vì vậy, chứng ta sử dụng các phép toán tương đương hoặc biến đổi ảnh sang
miền xử lý khác để dễ tính tốn. Sau khi xử lý xong, chúng ta dùng biến đổi ngược
để đưa ảnh về miền xác định ban đầu. Các phép biến đổi thường gặp trong xử lý ảnh
gồm:
 Biến đổi Fourier, Cosin, Sin...
 Biến đổi (mô tả) ảnh bằng tích chập, tích Kronecker...
 Các biến đổi khác như KL (Karhumen Loeve), Hadamard...
Một số các công cụ sác xuất thông kê cũng được sử dụng trong xử lý ảnh.
- Nắn chỉnh biến dạng

Ảnh thu nhận thường bị biến dạng do các thiết bị quang học và điện tử. Để
khắc phục người ta sử dụng các phép chiếu được xây dựng trên tập các điểm điều
khiển. Giả sử có hai ảnh I và I' tương ứng với ảnh thu nhận được và ảnh mong muốn.
Pi là một điểm thuộc I tương ứng với một điểm Pi' trên I', ta có n các cặp điểm điều
khiển như vậy.
Nắn chỉnh biến dạng là tìm hàm f: Pi  f ( Pi ) sao cho
n


i 1

2

f ( Pi )  Pi '

 min


16

- Chỉnh số mức xám
Chỉnh số mức xám là nhằm khắc phục tính khơng đồng đều của hệ thống xử
lý ảnh, thơng thường có 2 hướng tiếp cận:
 Giảm số mức xám: Thực hiện bằng cách nhóm các mức xám gần nhau thành
một bó. Trường hợp giảm xuống 2 mức xám thì chính là chuyển về ảnh đen trắng.
 Tăng số mức xám: Thực hiện nội suy ra các mức xám trung gian bằng kỹ
thuật nội suy. Kỹ thuật này nhằm tăng cường độ mịn cho ảnh.
- Nén ảnh
Ảnh dù ở dạng nào vẫn chiếm không gian nhớ rất lớn. Vì vậy, khi mơ tả ảnh
có thể sử dụng kỹ thuật nén ảnh để thu gọn dung lượng nhớ dành cho ảnh. Các giai
đoạn nén ảnh có thể chia ra thành 2 thế hệ là thế hệ lvà thế hệ 2. Hiện nay, các chuẩn
nén ảnh MPEG được dùng với ảnh đang khá phổ biến. Một số phương pháp, thuật
toán nén được sử dụng rộng rãi là: Mã hóa loại dài RLE, mã hóa Huffman, mã hóa
LZW, mã hóa khối, phương pháp Kim tự tháp Laplace...
1.5 Một số kỹ thuật xử lý ảnh y tế
Ảnh Y khoa do đặc trưng thường chụp các bộ phận bên trong cơ thể người
bằng các thiết bị đặc biệt, chuyên dụng như máy chụp X-quang, máy chụp CT, máy
siêu âm... nên chất lượng ảnh thường bị mờ, nhiễu, không sắc nét và đặc biệt chứa rất
nhiều thơng tin.
Y học điện đại chẩn đốn bệnh dựa vào các triệu chứng lâm sàng (chẩn đoán
lâm sàng) và các triệu chứng cận lâm sàng (chẩn đoán cận lâm sàng). Trong chẩn
đốn cận lâm sàng thì chẩn đốn dựa trên hình ảnh thu được từ các thiết bị, máy y tế
(chẩn đốn hình ảnh) ngày càng chiếm một vai trò quan trọng, nhất là ngày nay với
sự trợ giúp của các thiết bị, máy y tế hiện đại, cơng nghệ cao có các phần mềm tin
học hỗ trợ khiến cho hình ảnh rõ nét và chính xác hơn.

Tiền xử lý ảnh

Ảnh đầu vào

Nhận dạng và giải thích

Phân đoạn ảnh

Biểu diễn và mơ tả ảnh

Hình 1.8. Quy trình xử lý ảnh Y khoa