WO2000032090A1 - Method for analyzing coincidences of medical and/or microscopic images - Google Patents
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Abstract
The invention relates to a method for analyzing coincidences of medical images by means of holographic identification and filtration. This method provides for the automated quantification of the degree of coincidence of the image of an element, structure or injury of known interpretation at each point or area of another image (obtained by the same process). This method comprises a certain combination of histogram filtering techniques with a process for the filtration and holographic identification of images. Thereby, it is possible to locate in one image the total or partial presence of elements which are similar to the searched element of knownnterpretation even when this latter element proceeds from another image (of the same type), appears in a scale of different size or orientation or is apparently concealed in a complex background. This method is particularly useful for analyzing medical images obtained through any of the available process and/or techniques (tomography, echography, magnetic nuclear resonance, radiography, etc.).
Description
TITULOTITLE
Método de análisis de coincidencias de imágenes médicas y/o de microscopíaMethod of analysis of coincidences of medical images and / or microscopy
OBJETO DE LA INVENCIÓNOBJECT OF THE INVENTION
Se presenta un método para el análisis de coincidencias de imágenes médicas mediante filtrado e identificación holográfica.A method for the analysis of coincidences of medical images by filtering and holographic identification is presented.
El método propuesto permite cuantificar, de manera automatizada, el grado de coincidencia de la imagen de un elemento, estructura o lesión -de interpretación conocida- en cada punto o zona de otra imagen (obtenida por el mismo procedimiento).The proposed method allows quantifying, in an automated way, the degree of coincidence of the image of an element, structure or lesion - of known interpretation - at each point or area of another image (obtained by the same procedure).
Este método comprende una cierta combinación de técnicas de filtrado de histogramas con un proceso de filtrado e identificación holográfica de imágenes. De esta manera, resulta posible localizar en una imagen la presencia total o parcial de elementos similares al buscado -de interpretación conocida- aún cuando éste proceda de otra imagen (del mismo tipo), aparezca en una escala de tamaño u orientación diferentes o se encuentre aparentemente oculto en un fondo complejo.This method comprises a certain combination of histogram filtering techniques with a process of filtering and holographic identification of images. In this way, it is possible to locate in an image the total or partial presence of elements similar to the one sought -of known interpretation- even if it comes from another image (of the same type), appears on a scale of different size or orientation or is found apparently hidden in a complex background.
Resulta particularmente útil en el análisis de imágenes médicas obtenidas mediante cualquiera de los procedimientos y/o técnicas disponibles (tomografía, ecografía, resonancia magnética nuclear, radiografía, ...). También puede ser aplicado a la interpretación y análisis de imágenes obtenidas mediante las diversas técnicas de microscopía.It is particularly useful in the analysis of medical images obtained by any of the procedures and / or techniques available (tomography, ultrasound, nuclear magnetic resonance, radiography, ...). It can also be applied to the interpretation and analysis of images obtained through the various microscopy techniques.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26)
ESTADO DE LA TÉCNICASUBSTITUTE SHEET (RULE 26) STATE OF THE TECHNIQUE
Desde el descubrimiento de la radiografía convencional y el desarrollo de sus diferentes modalidades (mamografía, angiografía, ...) hasta los recientes avances en las técnicas más modernas (resonancia magnética nuclear, tomografía por emisión de positrones, ...) las interacciones de los elementos del cuerpo humano y sus procesos bioquímicos con los diversos agentes físicos -rayos X, ultrasonidos, ondas de radiofrecuencia, partículas radiactivas, radiación luminosa visible, infrarroja y ultravioleta- permiten obtener una imagen de la anatomía, fisiología y/o actividad de la región del cuerpo considerada, bien mediante la impresión directa sobre una superficie sensible, bien mediante una reconstrucción informática de los datos registrados.From the discovery of conventional radiography and the development of its different modalities (mammography, angiography, ...) to recent advances in the most modern techniques (nuclear magnetic resonance, positron emission tomography, ...) the interactions of The elements of the human body and its biochemical processes with the various physical agents - X-rays, ultrasound, radio frequency waves, radioactive particles, visible light radiation, infrared and ultraviolet - allow to obtain an image of the anatomy, physiology and / or activity of the considered body region, either by direct printing on a sensitive surface, or by a computer reconstruction of the recorded data.
Las imágenes así obtenidas se caracterizan, en general, por su complejidad y dificultad de interpretación, debidas, entre otros factores, a los efectos originados por la superposición de diferentes estructuras y órganos, la propia complejidad y variabilidad de los mismos, los diversos mecanismos simultáneos de interacción de los agentes físicos, y los niveles de ruido de fondo asociados a los detectores y procedimientos de medida y caracterización utilizados.The images thus obtained are characterized, in general, by their complexity and difficulty of interpretation, due, among other factors, to the effects caused by the superposition of different structures and organs, their own complexity and variability, the various simultaneous mechanisms of interaction of the physical agents, and the background noise levels associated with the detectors and measurement and characterization procedures used.
La generalización del uso y disponibilidad de ordenadores de gran capacidad y velocidad de cálculo así como la rápida evolución de los sistemas de captación (digitalización) de imágenes originalmente no disponibles en soporte informático -las radiografías convencionales, por ejemplo- abren la puerta a un prometedor campo de investigación y desarrollo tecnológico, genéricamente denominado procesado de imágenes médicas .The generalization of the use and availability of high-capacity computers and calculation speed as well as the rapid evolution of the image capture systems (digitalization) originally not available on computer support - conventional radiographs, for example - open the door to a promising field of research and technological development, generically called medical image processing.
En este último, los procesos de manipulación y análisis de las imágenes médicas son la base de los denominados sistemas de diagnóstico asistido porIn the latter, the processes of manipulation and analysis of medical images are the basis of the so-called diagnostic systems assisted by
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ordenador NOTA(Conocidos también por sus siglas en inglés, computer-aided diagnosis, (CAD)), orientados a facilitar al usuario de los mismos la interpretación y evaluación correcta de las imágenes consideradas, especialmente en cuanto se refiere a la posible presencia en las mismas de elementos difílmente discernibles pero de interés diagnóstico y/o clínico.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) computer NOTE (Also known by its acronym in English, computer-aided diagnosis, (CAD)), aimed at providing the user with the correct interpretation and evaluation of the images considered, especially as regards the possible presence in the same elements difficult to discern but of diagnostic and / or clinical interest.
Dentro del campo del procesado de imágenes médicas, los métodos utilizados en la actualidad, incluyendo los implementados en programas informáticos distribuidos comercialmente, se centran, en su práctica totalidad, en procedimientos de realce de formas y contornos, segmentación de imágenes, suavizados y análisis de texturas, opacidades y densidades ópticas.Within the field of medical image processing, the methods used today, including those implemented in commercially distributed computer programs, focus, almost entirely, on procedures for enhancing shapes and contours, image segmentation, smoothing and analysis of textures, opacities and optical densities.
Se han localizado métodos para procesado de imágenes médicas basados en algunas de las técnicas expuestas en los epígrafes anteriores, como detección de sombras o regiones con puntos de similar intensidad (US5732121. Fuji Photo Film Co. Ltd, "Abnormal shadow detecting method in radiated picture for medical diagnosis of injury or illness involves detecting abnormal shadow, based on information search corresponding to obtained histogram") (JP8111817. Toshiba Medical Eng. Co. Ltd. "Shadow detector for medical diagnosis of neoplasm such as cáncer adds and displays number of images extrcted by filter whose characteristic corresponds to size of each shadow"), identificación de objetos con alto contraste respecto al tejido que lo rodea (US5544219. GE Medical System S.A. "Automatic location of salients in mammographic images uses thresholding of digitised X-ray image to produce binary versión that is filtered under morphological criteria to form projections"), determinación de las características de intensidad de los puntos en un cierto entorno (EPO766205. Philips Electronics NV. "Image processing technique for digital medical images for detection of cacer analysing vectors surrouπding points within image to determine probability that specific image features correspond to cacer regions"), métodos de selección y optimizaciónMethods for medical image processing have been located based on some of the techniques outlined in the previous headings, such as shadow detection or regions with points of similar intensity (US5732121. Fuji Photo Film Co. Ltd, "Abnormal shadow detecting method in radiated picture for medical diagnosis of injury or illness involves detecting abnormal shadow, based on information search corresponding to obtained histogram ") (JP8111817. Toshiba Medical Eng. Co. Ltd." Shadow detector for medical diagnosis of neoplasm such as cancer adds and displays number of images extrcted by filter whose characteristic corresponds to size of each shadow "), identification of objects with high contrast to the surrounding tissue (US5544219. GE Medical System SA" Automatic location of salients in mammographic images uses thresholding of digitized X-ray image to produces binary version that is filtered under morphological criteria to form projections "), determination of the ca characteristics of intensity of the points in a certain environment (EPO766205. Philips Electronics NV "Image processing technique for digital medical images for detection of hunting analyzing vectors surrouπding points within image to determine probability that specific image features correspond to hunting regions"), selection and optimization methods
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continua del ancho de banda de las imágenes visualizadas (E95307168. Advanced Technology Laboratories Inc. " Sistema de formación de imágenes de diagnóstico ultrasónico con una función de ampliación mejorada") y procedimientos de generación de imágenes tridimensionales y cálculos de áreas y volúmenes.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) Continuous bandwidth of displayed images (E95307168. Advanced Technology Laboratories Inc. "Ultrasonic diagnostic imaging system with enhanced magnification function") and three-dimensional image generation procedures and area and volume calculations.
Sin embargo, no se encuentran referencias en el campo a ningún método orientado a identificar una imagen total o parcialmente contenida en otra, ni a cuantificar el grado de coincidencia de dos imágenes. Tampoco hay referencias acerca de la combinación de las diversas técnicas de filtrado de histogramas con el procesado de filtrado holográfico empleada en el método propuesto.However, there are no references in the field to any method oriented to identify an image totally or partially contained in another, nor to quantify the degree of coincidence of two images. Nor are there references about the combination of the various histogram filtering techniques with the holographic filtering processing employed in the proposed method.
Los más recientes trabajos de investigación en técnicas de diagnóstico por imagen y diagnóstico asistido por ordenador se orientan, principalmente, al almacenamiento e interconexión de las imágenes en bases de datos y a su análisis e interpretación mediante algoritmos basados en redes neuronaies, lógica difusa, y otros procedimientos combinados con los métodos de procesado de imagen anteriormente citados, sin ninguna referencia a combinaciones con filtrado holográfico ni similares.The most recent research projects in diagnostic imaging techniques and computer-assisted diagnosis are mainly oriented to the storage and interconnection of images in databases and their analysis and interpretation using algorithms based on neural networks, fuzzy logic, and others. procedures combined with the aforementioned image processing methods, without any reference to combinations with holographic filtering or the like.
Asimismo, existen patentes de procesos de reconocimiento en aplicaciones muy concretas, como el análisis de la estructura de las imágenes de microcalcificaciones (E94107336. Visit Gmbh. Personal Datacard Systems. " Proceso para el reconocimiento de modificaciones de estructuras agrupadas de forma enclaustrada en el diagnóstico medicinal bajjo utilización de una imagen correspondiente, en particular para el reconocimiento de sedimentaciones microcalcáreas en forma de puntos en mamografía"), procesos de filtrado de ruido de las imágenes de rayos-X, medida de las diferencias entre las imágenes filtradas y sin filtrar (DE3826285. University of Chicago. "Detection of abnormal anatomicalLikewise, there are patents for recognition processes in very specific applications, such as the analysis of the structure of microcalcification images (E94107336. Visit Gmbh. Personal Datacard Systems. "Process for the recognition of modifications of clustered structures embedded in the diagnosis medicinal use under a corresponding image, in particular for the recognition of microcalcarea sedimentations in the form of mammography points "), noise filtering processes of X-ray images, measurement of differences between filtered and unfiltered images ( DE3826285. University of Chicago. "Detection of abnormal anatomical
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regions in digital X-ray image differencing noise enhanced and noise suppressed images and evaluating large amplitude pixel regions") y procesos automatizados de interpretación de datos relacionados con la diabetes (E911 17600. Bayer Corporation. "Análisis de datos de diabetes y sistema de interpretación").SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) regions in digital X-ray image differencing noise enhanced and noise suppressed images and evaluating large amplitude pixel regions ") and automated diabetes-related data interpretation processes (E911 17600. Bayer Corporation." Diabetes data analysis and interpretation system ").
En el campo genérico de las técnicas de filtrado óptico, incluyendo métodos de filtrado holográfico basados en filtros de VanderLugt, las aplicaciones desarrolladas se centran en métodos de procesado de imágenes de radares de apertura sintética, sistemas de seguimiento de objetivos, identificadores de caracteres tipográficos y métodos de análisis de imágenes astronómicas y de satélites meteorológicos.In the generic field of optical filtering techniques, including holographic filtering methods based on VanderLugt filters, the applications developed focus on image processing methods of synthetic aperture radars, objective tracking systems, typographic character identifiers and methods of analysis of astronomical images and meteorological satellites.
Sin embargo, no se encuentra ninguna referencia a la aplicación de este tipo de filtros complejos al procesado y/o análisis de imágenes médicas y/o de microscopía.However, there is no reference to the application of this type of complex filters to the processing and / or analysis of medical images and / or microscopy.
En cuanto a la síntesis por ordenador de hologramas e interferogramas, los algoritmos y procedimientos analizados en las referencias se restringen, en su práctica totalidad, a la generación de visualizaciones tridimensionales y a la identificación de signos tipográficos binarios (blancos sobre fondo negro) y sus aplicaciones comerciales en sistemas de identificación de escritura, dactilógrafos y similares.Regarding the computer synthesis of holograms and interferograms, the algorithms and procedures analyzed in the references are restricted, in their totality, to the generation of three-dimensional visualizations and the identification of binary typographic signs (white on a black background) and their applications commercial in systems of identification of writing, typists and the like.
Dentro de las aplicaciones específicas de la holografía en medicina, objeto de investigaciones publicadas muy recientemente, las referencias disponibles se orientan a la generación y/o reconstrucción tridimensional de imágenes, la superposición de imágenes holográficas en algunas aplicaciones quirúrgicas, y la posibilidad de archivos holográficos de imágenes. No se encuentran referenciasWithin the specific applications of holography in medicine, object of research published very recently, the available references are oriented to the generation and / or reconstruction of three-dimensional images, the superposition of holographic images in some surgical applications, and the possibility of holographic archives of pictures. No references found
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acerca de la posibilidad de técnicas de reconocimiento holográfico aplicado a imágenes médicas.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) about the possibility of holographic recognition techniques applied to medical images.
De todas las referencias obtenidas en las dos búsquedas, únicamente una (US5233519. Fuji Photo Film Co. Ltd. Radiation image diagnosic appts.Of all the references obtained in the two searches, only one (US5233519. Fuji Photo Film Co. Ltd. Radiation image diagnosic appts.
Reproduces and displays object image for diagnosing disease") plantea un método de diagnóstico basado en el cálculo de la correlación entre imágenes, cuyo fundamento es, sin embargo, completamente diferente del que se propone en el método que presentamos. En la citada patente no se hace ninguna alusión a la utilización de técnicas de filtrado de histogramas -ni previas ni posteriores al procesado- ni al uso de un método basado en la identificación holográfica para evaluar la coincidencia entre las imágenes, sino que se obtiene directamente la correlación entre la imagen a estudiar y la imagen del elemento conocido, escogiéndose de entre las imágenes de lesiones almacenadas en una base de datos aquella que proporciona la correlación más alta con la imagen a estudiar.Reproduces and displays object image for diagnosing disease ") proposes a diagnostic method based on the calculation of the correlation between images, the basis of which is, however, completely different from that proposed in the method we present. it makes no reference to the use of histogram filtering techniques - neither before nor after processing - nor to the use of a method based on holographic identification to evaluate the coincidence between the images, but the correlation between the image to study and the image of the known element, choosing among the images of lesions stored in a database that which provides the highest correlation with the image to be studied.
En el método propuesto no se trata, además, de escoger la imagen de lesión o elemento que más se aproxime -de entre varias disponibles- a la observada en la imagen a estudiar, sino de determinar el grado de presencia de un elemento cualquiera -lesión, estructura- en cada punto (zona) una imagen dada arbitraria.In the proposed method, it is not also a matter of choosing the image of the lesion or element that most closely approximates - among several available - the one observed in the image to be studied, but to determine the degree of presence of any element - injury , structure- at each point (zone) an arbitrary given image.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓNDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
El método propuesto parte de dos conjuntos genéricos de imágenes, denominadas respectivamente imágenes a estudiar e imágenes referentes de búsqueda . Estas últimas son los elementos de interpretación conocida (lesiones, estructuras, ...) que se desean localizar en las imágenes a estudiar. En lo que sigue, haremos referencia a una única imagen de cada tipo, entendiendo queThe proposed method is based on two generic sets of images, respectively referred to as images to be studied and reference images of search. The latter are the elements of known interpretation (injuries, structures, ...) that you want to locate in the images to be studied. In what follows, we will refer to a single image of each type, understanding that
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ambas han sido obtenidas mediante el mismo procedimiento (ecografía, tomografía, radiografía, ...) y con valores de los parámetros de cada método que las hacen comparables, por ejemplo, misma frecuencia en las ecografías.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) both have been obtained by the same procedure (ultrasound, tomography, radiography, ...) and with values of the parameters of each method that make them comparable, for example, same frequency in ultrasound.
Supondremos, asimismo, que ambas imágenes se encuentran digitalizadas en forma de mapa de bits, de manera que a cada punto de una imagen se le asocia el número correspondiente al color del mismo en una cierta escala, puediendo representarse ésta indistintamente en una gama de tonos de gris o de color. Consideraremos además que el color negro corresponde, en cada caso, al valor mínimo de la escala de colores, y que el fondo de escala de ésta viene definida por el número de bits por punto, es decir, por el número de tonos distintos que pueden distinguirse en la imagen.We will also assume that both images are digitized in the form of a bitmap, so that each point of an image is associated with the number corresponding to its color on a certain scale, which can be represented interchangeably in a range of tones Gray or colored We will also consider that the black color corresponds, in each case, to the minimum value of the color scale, and that its full scale is defined by the number of bits per point, that is, by the number of different tones that can distinguished in the image.
Una vez que se dispone de las dos imágenes, la imagen a estudiar y la imagen a buscar, en las condiciones anteriores, se procede a aplicar a las mismas los filtrados que se describen en los epígrafes siguientes. En todos los casos los umbrales de aplicación así como los valores a que se igualan los elementos filtrados pueden ser definidos por el usuario, si bien se pueden preseleccionar unos conjuntos de parámetros que los particularizan en función del tipo de imagen analizada. Para facilitar estas opciones resulta conveniente implementar en el programa informático de aplicación del método la posibilidad de visualizar en tiempo real el histograma de cada imagen analizada.Once the two images are available, the image to be studied and the image to be searched, under the previous conditions, the filtrate described in the following sections is applied to them. In all cases the application thresholds as well as the values to which the filtered elements are equalized can be defined by the user, although some sets of parameters can be preselected that particularize them according to the type of image analyzed. To facilitate these options, it is convenient to implement the possibility of displaying the histogram of each analyzed image in real-time software.
Preprocesado de la imagen a buscarPreprocessed image to search
El método comienza obteniendo el histograma de la imagen a buscar . Éste corresponde a un cierto intervalo de la escala de valores -de colores o de tonos de gris- que denominaremos franja de interés , Fl . Evidentemente, el valor inferior de la franja de interés puede o no coincidir con el fondo negroThe method begins by obtaining the histogram of the image to be searched. This corresponds to a certain range of the scale of values - of colors or shades of gray - that we will call the strip of interest, Fl. Obviously, the lower value of the strip of interest may or may not match the black background
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26)
correspondiente al valor mínimo de la escala de valores -colores- de la imagen.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) corresponding to the minimum value of the scale of values -colors- of the image.
A continuación puede aplicarse un filtrado a este histograma consistente en dejar inalterados los valores de los puntos de la imagen que estén en un cierto intervalo de la franja de interés y modificar el resto, igualando al fondo negro del fichero los valores superiores e inferiores.You can then apply a filter to this histogram consisting of leaving the values of the points of the image that are in a certain range of the range of interest unaltered and modifying the rest, matching the upper and lower values to the black background of the file.
De esta manera se pueden eliminar, por ejemplo en una imagen de TAC de un tumor, los valores altos (blancos) correspondientes a una estructura ósea que pueda estar rodeada por las células tumorales, obteniéndose la denominada franja de interés filtrada, FIF, dentro de la cual únicamente quedan los valores correspondientes a los puntos verdaderamente pertenecientes al tumor.In this way, for example, in a TAC image of a tumor, high values (white) corresponding to a bone structure that may be surrounded by tumor cells can be eliminated, obtaining the so-called filtered strip of interest, FIF, within which only the values corresponding to the points really belonging to the tumor remain.
Preprocesado de la imagen a estudiarPreprocessed image to study
Se obtiene, como en el caso anterior, el histograma de la imagen y a continuación pueden aplicarse uno o varios de los filtrados siguientes:As in the previous case, the histogram of the image is obtained and then one or more of the following filters can be applied:
- Filtro de ventana : consiste en seleccionar una subfranja del histograma de la imagen a estudiar . Su modificación interactiva por el usuario permite visualizar la contribución de las distintas densidades ópticas -distintas sustancias- a la imagen global.- Window filter: consists of selecting a sub-orange of the histogram of the image to study. Its interactive modification by the user allows to visualize the contribution of the different optical densities - different substances - to the global image.
Filtro basado en la FIF : es un filtrado que elimina de la imagen a estudiar -igualándolos a un cierto valor- todos los puntos cuyos valores no estén comprendidos dentro de la franja de interés filtrada de la imagen a buscar .FIF-based filter: it is a filter that eliminates from the image to be studied - equalizing them to a certain value - all the points whose values are not included within the filtered range of interest of the image to be searched.
Filtro de realce: es un filtrado que realza, igualando a un cierto porcentaje del fondo de escala, determinados rangos de valores de la imagenEnhancement filter: it is a filtering that enhances, at a certain percentage of the full scale, certain ranges of image values
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26)
original o de las imágenes filtradas. Sirve, por ejemplo, para hacer visibles en la imagen de coincidencia -resultado de la búsqueda- algunas estructuras u órganos conocidos que puedan resultar de interés y que en principio no serían visibles en la misma.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) original or filtered images. It serves, for example, to make visible in the image of coincidence - the result of the search - some known structures or organs that may be of interest and that in principle would not be visible in it.
Proceso de filtrado e identificación holográficaHolographic filtering and identification process
Una vez que se dispone de las imágenes a estudiar y a buscar convenientemente filtradas, podemos elegir dos variantes distintas de método de búsqueda para evaluar la presencia de la segunda en la primera.Once the images to study and search properly filtered are available, we can choose two different variants of the search method to evaluate the presence of the second in the first.
En el modo denominado búsqueda positiva se genera un holograma de Fourier -filtro de VanderLugt- de la imagen a buscar filtrada. Este filtro holográfico puede ser procesado, a su vez, mediante la aplicación de algún filtro como de altas o bajas frecuencias, de ventana, etc. A continuación se calcula la transformada de Fourier bidimensional de la imagen a estudiar filtrada, se evalúa el producto de esta última con la intensidad -transmitancia- del filtro holográfico anterior y se realiza una transformada de Fourier bidimensional inversa. Se puede demostrar que la intensidad de la imagen resultante es la suma de dos términos, la autocorrelación de la imagen a buscar y la correlación cruzada de esta con el resto ("ruido") de la imagen a estudiar. Al haberse reducido este término por medio de los filtrados intermedios realizados, la matriz -imagen- de coincidencia resultante posee valores más altos en los puntos -zonas- donde la coincidencia entre la imagen a estudiar y la imagen a buscar es mayor. Su visualización con una escala de colores que varíe desde el azul -valores pequeños- hasta el rojo - valores grandes- permite apreciar de manera muy intuitiva las regiones donde existen lesiones similares a la utilizada como referente de búsqueda.In the so-called positive search mode a Fourier hologram - VanderLugt filter - of the filtered image to be searched is generated. This holographic filter can be processed, in turn, by applying a filter such as high or low frequencies, window, etc. Next, the two-dimensional Fourier transform of the filtered image to be studied is calculated, the product of the latter is evaluated with the intensity -transmittance- of the previous holographic filter and an inverse two-dimensional Fourier transform is performed. It can be shown that the intensity of the resulting image is the sum of two terms, the autocorrelation of the image to be searched and the cross correlation of this with the rest ( " noise") of the image to be studied. Since this term has been reduced by means of the intermediate filtering performed, the matrix -image- of the resulting coincidence has higher values at the points-zones- where the coincidence between the image to be studied and the image to be searched is greater. Its visualization with a color scale that varies from blue - small values - to red - large values - allows you to appreciate very intuitively the regions where there are similar lesions to the one used as a search reference.
El modo denominado búsqueda negativa es de aplicación cuando losThe mode called negative search is applicable when
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valores de la franja de interés de la imagen a buscar son mucho menores en magnitud (o hay muchos menos puntos con esos valores) que el resto de puntos de la imagen a estudiar .SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) values of the strip of interest of the image to be searched are much smaller in magnitude (or there are much less points with those values) than the rest of the points of the image to be studied.
En este caso, debido a que el producto de valores grandes de la imagen a estudiar por valores pequeños de la FIF de la imagen a buscar es mayor que el producto de los valores de la FIF por los valores comprendidos en esa misma franja de la imagen a estudiar, los verdaderos picos de correlación alta entre ambas imágenes quedan ocultos por el "ruido numérico". Este efecto se elimina casi por completo si anulamos a propósito los valores de los puntos de la imagen a estudiar comprendidos dentro de la FIF y simultáneamente reescalamos los valores superiores e inferiores a la misma. Así, puesto que en la zona de coincidencia completa los productos que se efectúan en el procesado toman valores estrictamente nulos, se consigue que al visualizar la imagen de coincidencia obtenida en una escala de colores, como la citada de azul a rojo, los picos de correlación alta sean los valores extremos -azules- de la escala, no quedando ocultos por ningún otro.In this case, because the product of large values of the image to be studied by small values of the FIF of the image to be searched is greater than the product of the values of the FIF by the values included in that same strip of the image To study, the true peaks of high correlation between both images are hidden by the " numerical noise". This effect is almost completely eliminated if we purposely nullify the values of the points of the image to be studied within the FIF and simultaneously re-scale the upper and lower values thereof. Thus, since in the zone of complete coincidence the products that are made in the processing take strictly null values, it is achieved that when visualizing the coincidence image obtained in a color scale, such as the one mentioned from blue to red, the peaks of High correlation be the extreme-blue values of the scale, not being hidden by any other.
Visualización e interpretación de los resultadosVisualization and interpretation of the results
Una vez que se ha obtenido la matriz de coincidencia, también denominada imagen de correlación NOTA(Aunque no se ha obtenido como en otros métodos indicados en las referencias, calculando la correlación entre las imágenes.), puede ser visualizada por cualquiera de los procedimientos disponibles de representación gráfica de matrices numéricas. Una de las visualizaciones más intuitivas y, por tanto, más adecuadas para facilitar la interpretación de las imágenes es el anteriormente citado "mapa de colores" de azul a rojo.Once the matching matrix has been obtained, also called correlation image NOTE (Although not obtained as in other methods indicated in the references, calculating the correlation between the images.), It can be visualized by any of the available procedures of graphical representation of numerical matrices. One of the most intuitive and, therefore, most appropriate visualizations to facilitate the interpretation of the images is the aforementioned " color map" from blue to red.
Para regular la sensibilidad del método propuesto y permitir elTo regulate the sensitivity of the proposed method and allow
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26)
discernimiento de los falsos positivos, se incluye un filtrado de visualización de la correlación mediante el que se pueden igualar los valores superiores y/o inferiores a un cierto umbral con el valor máximo y/o mínimo de la imagen, respectivamente.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) discernment of false positives, a correlation visualization filter is included by which the values above and / or below a certain threshold can be equalized with the maximum and / or minimum value of the image, respectively.
Este método puede ser aplicado a cualquier tipo de imagen médica y/o de microscopía (TAC, ecografia, radiografía convencional, tomografía PET, resonancia magnética, xerox-radiografía, etc.) modificando los valores de los parámetros correspondientes en los diversos filtros.This method can be applied to any type of medical image and / or microscopy (CT, ultrasound, conventional radiography, PET tomography, magnetic resonance imaging, xerox-radiography, etc.) by modifying the values of the corresponding parameters in the various filters.
Una vez obtenida la citada matriz de coincidencias, puede analizarse asimismo, mediante cualquier método de intrepretación basado, por ejemplo, en redes neuronales, que permita la traducción de los valores neméricos de coincidencia en una determinada zona (total o parcial) de la imagen a una escala (porcentual o de otro tipo) de más fácil interpretación para un usuario específico.Once the aforementioned matrix of coincidences is obtained, it can also be analyzed, by means of any interpretation method based, for example, on neural networks, which allows the translation of the numerical values of coincidence in a certain area (total or partial) of the image to a scale (percentage or other) of easier interpretation for a specific user.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26)
SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
Claims
1. Método de análisis de coincidencias de imágenes médicas y/o de microscopía caracterizado por desarrollarse según las siguientes etapas: a) Selección de dos imágenes, una a estudiar y otra a buscar, obtenidas mediante el mismo procedimiento. b) Obtención del histograma de las imágenes digitaiizadas c) Aplicación a través de un programa informático de un filtrado cruzado (controlable por el usuario) a los histogramas de las imágenes a estudiar y a buscar. Estos filtrados son, asimismo, dependientes del tipo y características particulares de cada una de las imágenes. d) Evaluación numérica de la coincidencia entre imagen a estudiar e imagen a buscar por un procedimiento de filtrado e identificación holográfica de las imágenes filtradas según las etapas anteriores.1. Method of analysis of coincidences of medical images and / or microscopy characterized by being developed according to the following stages: a) Selection of two images, one to study and another to look for, obtained by the same procedure. b) Obtaining the histogram of the digitalized images c) Application through a computer program of a cross-filtering (user controllable) to the histograms of the images to be studied and searched. These filters are also dependent on the type and particular characteristics of each of the images. d) Numerical evaluation of the coincidence between image to be studied and image to be searched by a filtering procedure and holographic identification of the filtered images according to the previous stages.
2. Método de análisis de coincidencias de imágenes médicas y/o de microscopía, según reivindicación 1 , caracterizado porque la determinación del grado de coincidencia en forma, tamaño, orientación, densidad óptica y aspecto de la imagen utilizada se realiza en cada punto de la imagen a estudiar.2. Method of analysis of coincidences of medical images and / or microscopy, according to claim 1, characterized in that the determination of the degree of coincidence in shape, size, orientation, optical density and aspect of the image used is performed at each point of the Image to study.
3. Método de análisis de coincidencias de imágenes médicas y/o de microscopía, según reivindicación 1 y 2, caracterizado porque el resultado del filtrado de los histogramas de las imágenes puede ser un filtro de ventana, un filtro basado en la franja de interés filtrada o un filtro de realce o cualquier otro, aplicables de forma aislada o conjuntamente.3. Method of analysis of coincidences of medical images and / or microscopy, according to claims 1 and 2, characterized in that the result of the filtering of the histograms of the images can be a window filter, a filter based on the strip of filtered interest or an enhancement filter or any other, applicable in isolation or together.
4. Método de análisis de coincidencias de imágenes médicas y/o de4. Method of analysis of coincidences of medical images and / or
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) microscopía, según reivindicaciones , 2 y 3, caracterizado porque la matriz de coincidencias puede ser visualizada/representada mediante cualquiera de los métodos/procedimientos de visualización/interpretación de datos numéricos disponibles.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) Microscopy, according to claims 2 and 3, characterized in that the coincidence matrix can be visualized / represented by any of the methods / procedures for displaying / interpreting numerical data available.
5. Método de análisis de coincidencias de imágenes médicas y/o de microscopía, según reivindicaciones 1 , 2, 3, y 4 caracterizado porque la matriz de coincidencias obtenida puede ser analizada mediante métodos basados en sistemas expertos, redes neuronales, etc.5. Method of analysis of coincidences of medical images and / or microscopy, according to claims 1, 2, 3, and 4 characterized in that the matrix of coincidences obtained can be analyzed by methods based on expert systems, neural networks, etc.
6. Programa de ordenador caracterizado por ejecutar el método de análisis de coincidencias de imágenes médicas según reivinidcaciones 1 a 56. Computer program characterized by executing the method of analysis of medical image matches according to claims 1 to 5
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
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| ES009802509A ES2147533B1 (en) | 1998-11-30 | 1998-11-30 | METHOD OF ANALYSIS OF MATCHES OF MEDICAL IMAGES AND / OR MICROSCOPY THROUGH COMBINATION OF HISTOGRAM FILTERS AND HOLOGRAPHICAL IDENTIFICATION. |
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Also Published As
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| ES2147533B1 (en) | 2001-04-01 |
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