小波閾值去噪

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1、第二章圖像小波去噪理論第3章醫(yī)學(xué)圖像的小波閾值去噪3.1常用醫(yī)學(xué)圖像格式醫(yī)學(xué)影像是臨床科室開展診療的第一參考資料，是開展教學(xué)、網(wǎng)上會診的重要數(shù)據(jù)，特別是一些特殊病例的圖像資料，在臨床教學(xué)中尤為珍貴。用什么格式將醫(yī)學(xué)圖像資料進行保存最好?以下介紹幾種方式(1)BMP格式。BMP是英文bitmap(位圖)的簡寫，它是Windows操作系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)圖像文件格式，能夠被多種Windows應(yīng)用程序所支持。隨著Windows操作系統(tǒng)的流行與豐富的Windows應(yīng)用程序的開發(fā)，BMP位圖格式理所當(dāng)然地被廣泛應(yīng)用。這種格式的特

2、點是包含的圖像信息較豐富，幾乎不進行壓縮，但由此導(dǎo)致了它與生俱來的缺點，即占用磁盤空間過大。(2)JPEG格式。JPEG也是常見的一種圖像格式，它由聯(lián)合照片專家組(JointPhotographicExpertsGroup)開發(fā)。JPEG文件的擴展名為．jpg或．jpeg，其壓縮技術(shù)是用有損壓縮方式去除冗余的圖像和彩色數(shù)據(jù)，在獲取極高壓縮率的同時，能展現(xiàn)十分生動的像，換句話說，就是可以用最少的磁盤空間得到較好的圖像質(zhì)量。由于JPEG格式是采樣平衡像素之間的亮度色彩來壓縮的，因而更有利于表現(xiàn)帶有漸變色彩且沒有清晰

3、輪廓的圖像。(3)PNG格式。PNG（protablenetworkgraphics）是一種新興的網(wǎng)絡(luò)圖像格式，1996年10月1日由PNG向國際網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟提出，并得到推薦認(rèn)可。首先，PNG是目前最不是真的格式，它汲取了GIF和JPG二者的優(yōu)點，存儲形式豐富，兼有GIF和JPG的色彩模式；其次，PNG能把圖像文件壓縮到極限以利于網(wǎng)絡(luò)傳輸，但又能保留所有與圖像品質(zhì)有關(guān)的信息，由于PNG采用無損壓縮方式來減少文件的大小，這一點與犧牲圖像品質(zhì)以換取高壓縮率的JPG有所不同；第三，PNG的顯示速度很快，只需下載1/64的

4、圖像信息就可以顯示出低分辨率的預(yù)覽圖像，現(xiàn)在越來越多的軟件支持這一格式。(4)TIFF格式。通常如果作短期的儲存，經(jīng)壓縮的TIFF文件會比較合適，但經(jīng)過壓縮后的TIFF文件最高只能獲得1／3—1／2的壓縮比，仍占較大的空間。(5)PhotoCD格式。通常這類文件各有其固定的解析度，因此它不能像JPEG或TIFF格式的圖像文件那樣，可隨意地將文件的解析度增減?？蒔hotoCD并非有損壓縮文件，每個圖像上的像素均會如實存儲。這樣，又無可避免地使得高解析度文件占用較大的存儲空間。若要將文件作永久的記錄，而不介意質(zhì)量有

5、細(xì)微損失時，可選擇JPEG格式。壓縮對文件的影響視文件不同而定，但至少也保存原來圖像的七成；PhotoCD則是圖片庫的必然選擇。因為一張CD—ROM／DVD—COM就能儲存大量高質(zhì)量的圖片。第二章圖像小波去噪理論以大小為256像素×256像素的CT圖像為例，BMP、JPG、和PNG3種格式圖像的大小分別為193KB、5KB和21KB。3.2圖像質(zhì)量的評價標(biāo)準(zhǔn)如何評價一個圖像經(jīng)過去噪處理后所還原圖像的質(zhì)量，對于我們判斷去噪方法的優(yōu)劣有很重要的意義。現(xiàn)有的評價方法一般分為主觀評價和客觀評價兩類。3.2.1主觀評價主

6、觀評價通常有兩種[29]：一種是作為觀察者的主觀評價，這是由選定的一組人對圖像直接用肉眼進行觀察，然后分別對其所觀察的圖像的質(zhì)量做好或壞的評價，再綜合全組人的意見給出一個綜合結(jié)論。它只是一種定性的方法，沒有定量的標(biāo)準(zhǔn)，而且受到觀察者的主觀因素的影響，評價結(jié)果有一定的不確定性。另一種是隨著模糊數(shù)學(xué)的發(fā)展，可以用模糊綜合評判方法來盡量減少主觀因素的影響，實現(xiàn)對圖像質(zhì)量近似定量的評價，不過它仍然沒有完全消除主觀不確定性的影響，其定量計算公式中的參數(shù)往往要依賴專家經(jīng)驗確定。3.2.2客觀評價圖像質(zhì)量的客觀評價標(biāo)準(zhǔn)主要有

7、[30]：(1)歸一化均方誤差(NMSE)。歸一化均方誤差的定義式為（3-1）其中，是原始圖像，表示經(jīng)過處理后復(fù)原的圖像。這個公式最簡單，但效果不理想。(2)修正的均方誤差。設(shè)，則修正的均方誤差為(3-2)上式考慮到了人眼視覺系統(tǒng)的非線性作用。(3)均方超閩量化誤差MSTE。均方超閩量化誤差MSTE定義為(3-3)其中，代表以代替的誤差，為出現(xiàn)的概率，為視覺閾值，的取值為；第二章圖像小波去噪理論(4)峰值信噪比PSNR(3-4)其中，表示圖像量化的級數(shù)，是原始圖像，表示經(jīng)過處理后復(fù)原的圖像，M，N為圖像矩陣的行

8、列總數(shù)。在實際應(yīng)用中，峰值信噪比是圖像處理中最常用的圖像質(zhì)量評價的客觀標(biāo)準(zhǔn)。3.3醫(yī)學(xué)圖像小波去噪原理1992年，斯坦福大學(xué)的DonohoDL和Johnstone教授提出一種具有良好的統(tǒng)計優(yōu)化特性的去噪方法，稱作“WaveletShrinkage”（即閾值收縮法）。該方法的主要思想是：基于圖像和噪聲在經(jīng)小波變換后具有不同的統(tǒng)計特性：圖像本身的能量對應(yīng)著幅值較大的小波系數(shù)，主要集中在高頻