肺部CT圖像壓縮的小波分析研究

【摘 要】目的：實(shí)現(xiàn)肺部患者數(shù)字化CT圖像的無(wú)損壓縮。方法：利用小波分析新算法，對(duì)我院具有重要臨床意義的40名肺部患者2189張CT數(shù)字化圖像進(jìn)行壓縮；結(jié)果：壓縮比為4時(shí)，經(jīng)肺部影像專家肉眼盲法評(píng)判，壓縮前后的臨床診斷情況基本符合，綜合效果評(píng)分顯示壓縮前后評(píng)分差別無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)論：利用小波分析新算法，可以對(duì)肺部患者的數(shù)字化CT圖像實(shí)現(xiàn)無(wú)損壓縮。

【關(guān)鍵詞】小波分析；圖像壓縮；肺部患者；CT圖像

【中圖分類號(hào)】R318 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1004-7484（2013）11-0783-01

小波分析（Wavelet analysis）非平穩(wěn)信號(hào)分析的一種數(shù)學(xué)工具，它具有兩個(gè)重要的數(shù)學(xué)實(shí)體“小波變換”和“小波級(jí)數(shù)”組成[1]，是近20年來(lái)應(yīng)用數(shù)學(xué)領(lǐng)域新發(fā)展起來(lái)的一個(gè)分支，成為國(guó)際研究的熱點(diǎn)。小波分析有壓縮比高、壓縮速度快，壓縮后能保持信號(hào)與圖像的特征基本不變，且在傳遞過(guò)程中可以抗干擾，因此，獲得了較好的壓縮效果。隨著MATLAB軟件的出現(xiàn)，小波分析及其應(yīng)用變得更加廣泛和簡(jiǎn)單[2-3]。簡(jiǎn)單方法可以采用MATLAB中的小波工具箱（Wavelet toolbox）中基于MATLAB技術(shù)計(jì)算環(huán)境的函數(shù)包的集合來(lái)實(shí)現(xiàn)，復(fù)雜方法也可以借助MATLAB平臺(tái)編程實(shí)現(xiàn)。本研究利用小波分析，借助MATLAB軟件平臺(tái)對(duì)40例共2186張肺部患者CT圖像進(jìn)行壓縮，取得了良好的效果，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)告如下。

1 材料與方法

1.1 研究材料 收集2013年1月～2013年6月在我院影像科進(jìn)行肺部CT檢查的40例肺部患者，共2186張CT圖像，其中男25例共1495張，女15例共691張。本研究通過(guò)采用小波分析，借助MATLAB軟件平臺(tái)對(duì)40例肺部患者共2186張肺部CT圖像進(jìn)行壓縮，主要探討借助MATLAB軟件平臺(tái)編程，采用小波分析中的新算法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)學(xué)圖像的壓縮以求達(dá)到解決醫(yī)學(xué)圖像所占空間大、傳輸難的問(wèn)題。

1.2 壓縮方法 對(duì)圖像做小波分解后，可得到一系列不同分辨率的子圖像（他們所對(duì)應(yīng)的頻率不相同）。而對(duì)于圖像來(lái)說(shuō)，表征它的最主要部分是低頻部分，而高頻部分大部分點(diǎn)的數(shù)值均接近于0，而且頻率越高，這種現(xiàn)象越明顯。因此，利用小波分解去掉圖像的高頻部分而僅保留圖像的低頻部分是一種最簡(jiǎn)單的圖像壓縮方法。對(duì)圖像進(jìn)行小波分解后，提取低頻系數(shù)，進(jìn)行量化編碼。為了解決對(duì)稱性和精確信號(hào)重構(gòu)的不相容性，本文引進(jìn)了雙正交小波，稱為對(duì)偶的兩個(gè)小波，分別用于信號(hào)的分解和重構(gòu)。雙正交小波解決了線性相位和正交性要求的矛盾。令信號(hào)f（t），在分解中用小波

3 結(jié)論

隨著各種現(xiàn)代化醫(yī)療成像設(shè)備的不斷發(fā)展，數(shù)字化的醫(yī)學(xué)圖像在臨床診斷中的地位顯得越來(lái)越重要，肺部CT圖像更是醫(yī)學(xué)診斷和治療肺部患者的重要根據(jù)。由于圖像數(shù)據(jù)實(shí)際上包含著大量冗長(zhǎng)而無(wú)關(guān)緊要的信息，因此，在不降低人眼對(duì)圖像的感覺(jué)的前提下，完全有可能大量地壓縮或削減圖像數(shù)據(jù)中無(wú)關(guān)緊要的信息，這就是圖像壓縮的任務(wù)[4]。 因此，醫(yī)學(xué)圖像的壓縮已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)圖像信息的傳輸和存儲(chǔ)需要解決的重要問(wèn)題，為了實(shí)現(xiàn)圖像的存儲(chǔ)和遠(yuǎn)程醫(yī)療中快速傳輸圖像的要求，必須對(duì)圖像進(jìn)行壓縮[5]。在相同肉眼視覺(jué)條件下DICOM格式壓縮為DICOM格式的壓縮比為4時(shí)，BMP格式壓縮為PNG格式的壓縮比為3.5，壓縮后的圖像經(jīng)三名肺部影像專家肉眼盲法評(píng)判，40位患者中有36位患者壓縮前后的臨床診斷情況完全符合，4位患者壓縮前后的臨床診斷情況基本符合，且對(duì)2186張圖像按綜合效果評(píng)分顯示壓縮前后評(píng)分無(wú)差別。由此可見(jiàn)在相同的肉眼效果下，直接以DICOM格式壓縮為DICOM格式的壓縮較BMP格式壓縮為PNG格式的壓縮比高；而且在臨床，普遍以DICOM格式閱片，且大部分壓縮軟件不能直接讀取DICOM格式圖片；再者，大部分壓縮軟件也不能讀入DICOM格式的CT圖像，且經(jīng)過(guò)圖像格式轉(zhuǎn)變本身就是一種壓縮或解壓縮過(guò)程。由此就更顯得利用小波分析，借助MATLAB軟件平臺(tái)編程壓縮的優(yōu)越性。由此可見(jiàn)，小波分析的圖像壓縮方法是切實(shí)可用的，而且還具有一定的優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 薛慧. 基于小波與小波包分析的CT 圖像去噪研究. 中國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志， 2011， 28（2）： 2541-2545.

[2] 張德豐. MATLAB 小波分析. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 2010， 65-100.

[3] Stanley WD. Technical Analysis and Applications with MATLAB. Thomson Delmar Learning， 2004， 20（2）： 24-30.

[4] 王甜甜， 余曉鍔. 基于小波分析的CT圖像噪聲類型識(shí)別. CT理論與應(yīng)用研究， 2011， 20（2）： 184-189.

[5] Liò， Pietro.Wavelets in bioinformatics and computational biology： state of art and perspectives.Oxford University Press， 2003， 19（1）： 2-9.