Pós-processamento e análise de imagens

Medicina

28/02/2013

A principal vantagem das imagens digitais é a possibilidade de processá-las através de técnicas computacionais para realçar contornos, aumentar a resolução espacial, suavizar a imagem, inverter o contraste, realçar regiões de interesse, corrigir distorções, entre outras finalidades.

Abaixo estão listados alguns exemplos de métodos utilizados no pós-processamento e análise de imagens digitais.

Interpolação

Para aumentar a resolução espacial da imagem, pode-se utilizar a técnica de interpolação. Uma imagem inicialmente adquirida com uma matriz de 64 x 64 (64 linhas, 64 colunas, 4096 pixels) pode ser visualizada como uma matriz de 128 x 128 (128 linhas, 128 colunas, 16384 pixels). O valor de intensidade (nível de cinza) de cada novo pixel é calculado pelo computador baseado na informação dos pixels vizinhos.

Filtragem

Filtros digitais podem ser utilizados tanto para suavizar quanto para realçar a imagem. O filtro passa-baixa, que elimina sinais de alta frequência, é utilizado para a suavização da imagem, reduzindo seu ruído. Já o filtro passa-alta, que elimina sinais de baixa frequência, é utilizado no realce de detalhes da imagem; porém, também realça o ruído.

Média da vizinhança

Pode-se também suavizar uma imagem através da média da vizinhança, que consiste em gerar uma nova imagem baseada na original, em que o nível de cinza de cada pixel é determinado pelo cálculo da média dos níveis de cinza dos pixels vizinhos. Esse tipo de processamento é bastante comum para diminuir o ruído da imagem, porém resulta em borramento das bordas das estruturas.

Manipulação de histograma

O histograma de uma imagem é um gráfico da quantidade de pixels da imagem para cada nível de cinza. Quando se manipula o histograma, é possível realçar características da imagem. Pode-se, por exemplo, adicionar ou subtrair um valor constante em todos os pixels da imagem para torná-la mais clara ou escura, respectivamente.

Outro procedimento é dividir os pixels em dois grupos baseando-se nos níveis de cinza. Posteriormente, os níveis de cinza de pixels escuros são reduzidos, e os de pixels claros são aumentados. Dessa maneira, aumenta-se o contraste da imagem. Entretanto, se o objetivo é obter uma imagem mais uniforme, deve-se equalizar o histograma.

Janelamento

Em imagens radiográficas, há estruturas com densidades radiológicas altas e baixas, como ar e osso, por exemplo. Assim, o contraste é ótimo entre essas estruturas. Entretanto, há estruturas com densidades muito próximas, que dificilmente podem ser visualizadas em imagens em que a escala de níveis de cinza vai desde o ar até o osso. Nesses casos, pode-se utilizar o janelamento, ou seja, apenas parte da escala de níveis de cinza. Esse processamento também pode ser feito através do histograma.

Além do pós-processamento para melhorar determinadas características da imagem, pode-se utilizar ferramentas computacionais para melhor visualizar a imagem toda ou apenas estruturas de maior interesse, por exemplo, através da ampliação das dimensões da imagem, segmentação e detecção de bordas.

Entretanto, nem sempre os resultados da aplicação de técnicas de pós-processamento são positivos. Essas técnicas dependem de parâmetros que devem ser cuidadosamente escolhidos para resultar em melhoramento da imagem. Caso contrário, elas podem produzir artefatos que interfiram com a análise da imagem e diagnóstico da doença.

Além das técnicas apresentadas nesse tópico, várias outras estão sendo empregadas no pós-processamento de imagens digitais. Para mais detalhes e exemplos, utilizar as referências.

Após a aquisição da imagem radiográfica, esta deve ser analisada por um médico radiologista para auxiliar no diagnóstico da doença. As etapas de pós-processamento, discutidas no tópico anterior, podem ser realizadas pelo próprio radiologista, que escolhe o método de manipulação mais adequado para a visualização da região de interesse. Entretanto, é mais comum que o serviço de radiologia tenha profissionais específicos e qualificados que auxiliam o radiologista com o pós-processamento da imagem. Assim, o objetivo ao analisar uma imagem é obter informações do seu conteúdo através de observações qualitativas ou medidas quantitativas.