Medikal amaçlı ultrasonik görüntüleme sistemleri için benek gürültüsünün azaltılmasına yönelik algoritma geliştirilmesi
Developing a speckle noise reduction algorithm for diagnostic ultrasound imaging systems
Yazar: MURAT ALPARSLAN GÜNGÖR
Danışman: PROF. DR. İRFAN KARAGÖZ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Tanısal ultrason düşük maliyeti, taşınabilir olması, zararlı yan etkilerinin olmaması ve gerçek zamanlı görüntüleme gerçekleştirebilmesi nedeniyle çok önemli bir görüntüleme aracı olarak tıpta yaygın olarak kullanılır. Maalesef özel bir gürültü çeşidi olan benek gürültüsü tanısal ultrason görüntüsünün görüntü kalitesini azaltır. Böylece görüntüyü yorumlayan operatör görüntüyü yanlış yorumlayabilir. Ayrıca benek gürültüsü görüntü işleme uygulamalarının etkisini sınırlar. Benek gürültüsünü azaltmak için birçok filtre geliştirilmiştir. Benek gürültüsünü azaltmak için görüntü filtrelendiğinde görüntüye ait kenar bilgileri zarar görebilir. Bu yüzden benek gürültüsünü azaltır iken kenar bilgilerini korumak önemlidir. Bir filtrenin kalitesi benek gürültüsünü azaltmasının yanında kenar bilgilerini korumasına da bağlıdır. İyi bir kenar koruma kapasitesine sahip filtreye ait görüntünün benek gürültüsünü daha fazla azaltmak görüntü kalitesini artırır. Bu çalışma bu işlemi gerçekleştirmek için yeni bir metot öneriyor: HMM (homojenlik haritası metodu). Önerilen metot için öncelikle görüntüye ait her bir piksel için pencere oluşturulur. Oluşturulan her bir pencereye ait istatistiksel verilere göre homojenlik haritası elde edilir. Bu homojenlik haritası kullanılarak gerçekleştirilen HMM, iyi bir kenar koruma kapasitesine sahip filtreye ait görüntünün homojen bölgelerindeki benek gürültüsünü daha fazla azaltarak görüntü kalitesini artırır. Bu çalışmada benek gürültüsüne sahip ultrason görüntüsü olarak böbrek görüntüsü, karaciğere ait gerçek ultrason görüntüsü ve Field II simülasyon programı kullanılarak elde edilen kist görüntüsü kullanılmıştır. Filtreleme sonucunda elde edilen görüntüler nitel karşılaştırmalar ve görüntü kalite metrikleri ile değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar önerilen metot sonucunda elde edilen görüntünün iyi bir kenar koruma kapasitesine sahip filtreye ait görüntüye göre kenar bilgilerinde herhangi bir kayıp olmaksızın daha iyi bir gürültü azaltma kapasitesine sahip olduğunu gösterdi.

Abstract:
Diagnostic ultrasound is widely used as an imaging tool in medicine due to its low cost, portability, safety, and the fact that it allows real-time imaging. Unfortunately, a special kind of noise, called "speckle," decreases the quality of the diagnostic ultrasound image. Then the user can misinterpret the diagnostic ultrasound image. Speckle reduces the effect of image processing applications. Many denoising filters have been developed to reduce speckle noise. When an image is filtered, its edges can be damaged, so preserving edges is very important. Ideally, a filter should both smooth speckle and preserve edges. Improving the speckle reduction capability of a filter that has a good edge preservation capability increases the image quality. This study proposes a new method to perform this process; that is, HMM (homogeneity map method). A homogeneity map is generated according to the local statistics of the window formed each image pixel. The HMM allows for more speckle smoothing in the homogeneous region of the edge filter output image by using the homogeneity map to increase the image quality. A cyst image simulated by the Field II program, a kidney image, and a real ultrasound image were used in this study. The filter performance was evaluated with image quality metrics and qualitative comparison. The results show that the proposed method has better denoising performance than the edge-sensitive filter, without any loss of edges.