Zpracování digitálního obrazu - Romexis LBF/ZUB22 Programové vybavení ordinace zubního lékaře Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. www.marketa-trneckova.cz Univerzita Palackého v Olomouci
Zpracování digitálního obrazu obraz dvou-rozměrná funkce, hodnoty = intenzita/barva digitální zpracování obrazu: zlepšení kvality obrazu dle lidského vnímání zpracování obrazu pro uložení, přenos a reprezentaci v počítači pixel (picture element) prvek digitálního obrazu mnoho různých aplikací kategorizace podle toho, za jakých podmínek byl obraz nasnímán (e.g., viditelné světlo, X-záření, apod.): viditelné světlo (fotografie, světelné mikroskopy léčiva a inspekce vlastností materiálů) Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 1 / 44
Zpracování digitálního obrazu ultrafialové záření (litografie, průmyslové zpracování, mikroskopy, lasery, biologické snímkování a astronomie) obrázky snímané při radiaci rentgen, Gamma záření (zdravotnictví, astronomie, průmysl) Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 2 / 44
Zpracování digitálního obrazu mikrovlny radary rádiové vlny medicína a astronomie (MRI) zvuk použitý ke snímkování ultrazvuk Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 3 / 44
Základní kroky zpracování digitálního obrazu akvizice obrazu získání obrazu (digitalizace obrazu) vylepšení obrazu proces úpravy obrazu tak, aby obraz byl vhodnější k určité aplikaci než originální obraz (subjektivní) rekonstrukce obrazu vylepšení vzhledu obrazu (objektivní) rekonstrukční techniky jsou založené na matematickém modelu degradace obrazu komprese Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 4 / 44
Akvizice digitalizace vzorkování, kvantování rozlišní velikost obrazu rozlišení barev barevná hloubka Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 5 / 44
Vylepšení obrazu geometrické transformace otočení, zvětšování, převrácení, zkosení operace na pixelech jasové transformace operace pracující s okoĺım pixelu filtrování Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 6 / 44
Jasové transformace negativ obrázku gamma transformace podle volby parametru gamma mapuje úzký rozsah tmavých barev na širší rozsah (gamma < 1) zvýraznění tmavých částí v obraze Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 7 / 44
Jasové transformace roztažení kontrastu kontrast = velikost rozdílu mezi nejsvětlejší a nejtmavší částí obrazu (zvýšení kontrastu rozložení hodnot pixelů na širší rozsah) jas (brightness) popisuje celkové množství světla v obraze (zvýšení jasu = zvýšení intenzity v každém pixelu) Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 8 / 44
Histogram graf zobrazující kolik pixelů v obraze má jakou intenzitu osa x intenzita (většinou hodnoty 0-255) osa y počet pixelů mající tuto intenzitu Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 9 / 44
Vyrovnání histogramu zvýší globální kontrast v obraze zajistí lepší rozložení intenzit v obraze metoda je obzvláště vhodní na obrazy, kde jak pozadí, tak popředí obrazu jsou tmavé, nebo světlé tato metoda může vést k lepší vizuální reprezentaci například struktury kosti na rentgenovém snímku Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 10 / 44
Filtrování - operace zahrnující okoĺı bodu embossing technika počítačové grafiky každý pixel v obraze nahrazen zvýrazněním, nebo stínem,v závislosti na hranách v původním obraze filtrovaný obrázek pak představuje rychlost změny barvy (intenzity) v každém pixelu ostření zvýraznění hran v obraze Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 11 / 44
Planmeca Romexis Planmeca Romexis Viewer je bezplatná plnohodnotná aplikace pro prohĺıžení Planmeca 2D a 3D snímků flexibilní způsob, jak pomoci odborníkům a pacientům prohĺıžet klinické snímky desktopová aplikace je odlehčená verze Romexis, která umožňuje prohĺıžení Planmeca 2D a 3D snímků na osobním počítači je dostupná pro Mac a Windows, není potřeba instalace https://www.planmeca.com Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 12 / 44
Planmeca Romexis viewer spustíme aplikaci vybereme jazyk přidáme snímky (pouze snímky pořízené zařízením Planmeca) spustit prohĺıžeč Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 13 / 44
Planmeca Romexis viewer otevření snímku dvojklik na miniaturu úprava obrazu: nástroje prohĺıžení (viewing tools) nástroje měření (measurement tools) nástroje pro kreslení (drawing tools) Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 14 / 44
Prohĺıžení zvětší obrázek na celou stránku zobrazí obrázek ve skutečné velikosti zvětší všechny obrázky na stejnou velikost 2x zvětší oblast v lupě 2x (kolečkem myši lze měnit velikost lupy); pravé tlačítko myši - změna filtru lupy invert negativ obrázku equalize ekvalizace histogramu sharpen zaostření emboss náhled (v dolní části obrazu) posun obrázku na obrazovce posuvníky pro změnu jasu a kontrastu definuje aktivní oblast (oblast zájmu) pro nástroje na úpravu obrazu Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 15 / 44
Měření měření vzdáleností v obraze dle vzdálenosti pixelů kalibrace nastavení skutečné velikosti potřebujeme nějaký kalibrační nástroj v obraze (pravítko na snímku) Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 16 / 44
Nástroje pro měření kalibrace úhel měření délky čára / lomená čára (změna pomocí trojúhelníku) profil linie intenzity podél nakreslené linie + statistiky histogram zobrazí/skryje míry Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 17 / 44
Nástroje pro kreslení kresba čáry (jednoduché, lomené) horizontální čára vertikální čára přidat šipku kresba křivky obdélník elipsa text výběr popisku (výběr textu, změna barvy a velikosti textu) odstranění vybraných popisků a mír zobrazit/skrýt popisky kresba od ruky Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 18 / 44
Volume rendering zobrazení objemu množina 2D dat 3D model snímky z různých zařízení CT, MRI,... názornější než 2D snímky rendering = proces, jak zobrazit 3D data jako 2D 2 hlavní skupiny algoritmů: surface rendering (generování povrchu) Pochodující kostky (Marching cubes), Dělené kostky (Dividing cubes),... direct volume rendering (zobrazení objemu) Sledování paprsku (Ray casting/tracing) Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 19 / 44
Data voxel volumetric picture element reprezentuje hodnotu bodu v pravidelné mřížce tří-dimenzionálního prostoru Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 20 / 44
Surface rendering surface-fitting rendering aproximujeme povrch tělesa většinou sítí trojúhelníků potřebujeme znát intenzitu povrchu cut-off threshold (práh) voxely s nižší intenzitou, než zadaný práh mimo objekt voxely s vyšší nebo stejnou intenzitou součást objektu povrch prochází mezi voxelama, které jsou součástí objektu a které jsou mimo Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 21 / 44
Marching cubes pochodující kostky jednoduchá, nejčastěji používaná metoda Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 22 / 44
Surface rendering výhody: méně prostorově náročné jednodušší zvětšování a zmenšování objektu nevýhody: časově náročnější musíme znát prahovou hodnotu povrchu objektu Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 23 / 44
Direct volume rendering zobrazuje data bez výpočtu povrchu ne nutně potřebujeme znát prahovou hodnotu povrchu (můžeme pomocí ní říci, které voxely nechceme zobrazit)) Sledování paprsku jedna z metod jak zobrazit objem Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 24 / 44
Sledování paprsku Ray casting/tracing je metoda renderování (výpočtu a zobrazení) 3D počítačové grafiky obraz je generován pomocí sledování cesty paprsku metody: nehledající povrch objektu hledající povrch objektu bez normál hledající povrch objektu s normálovými vektory Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 25 / 44
Maximum intensity projection objekt je zobrazen jako maximální jasová hodnota podél paprsku I = max i J I i Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 26 / 44
Summed intensity projection zobrazují objekt jako součet intenzit podél paprsku I = i J I i Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 27 / 44
Average intensity projection objekt je zobrazen jako průměrná hodnota podíl paprsku I = i J I i J Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 28 / 44
Metody hledající povrch bez hledání normál je potřeba znát prahovou hodnotu cut-off threshold 2 základní metody: podél paprsku najdeme první voxel mající intenzitu větší nebo rovnu prahu a zobrazíme vzdálenost tohoto voxelu podél paprsku najdeme první voxel mající intenzitu větší nebo rovnu prahu a zobrazíme skutečnou hodnotu voxelu Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 29 / 44
Metody hledající povrch pro lepší vizuální výsledy se snažíme najít normálový vektor povrchu (zakřivení objektu na povrchu) několik způsobů jak odhadnout zakřivení povrchu (Z-buffer gradient shadding, Voxel gradient shading, Gray-level gradient shading,... ) Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 30 / 44
Romexis - 3D modul Tabs: objemy (volumes) - seznam všech séríı snímků zvoleného pacienta prohĺıžeč (explorer) panorama (panoramic) implantát (implant) TMJ - Temporomandibulární kloub povrch (surface) jaw motion Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 31 / 44
Objemy seznam všech séríı snímků pacienta spolu s vlastnostmi (velikost snímku, velikost voxelu,... ) otevření objemu dvojklik na příslušný řádek Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 32 / 44
Prohĺıžeč 4 pohledy: Sagitální (červený) Koronální (zelený) Axiální (modrý) 3D objem barevné čáry přes obrazy roviny řezu 3 skupiny funkcí: úpravy pohledů řezů vytváření popisků nastavení 3D modelu Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 33 / 44
Prohĺıžeč - nastavit tloušt ka - velikost řezu (interpolace) kontrast jas ostrost přepínání přibližování (povolení/zakázání přibližování kolečko myši) přepínání mezi navigaci objemů (Volume navigation) a rovin (Plane navigation) Volume navigation - posouvání a rotace objemů, roviny zůstávají na místě Plane navigation - objem zůstává statický, posun a rotace ořezových rovin Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 34 / 44
Prohĺıžeč - nastavit resetuje orientaci ořezových rovin zobrazí/skryje ořezové roviny nastavení jasu a kontrastu manuálně přes histogram (zelená čára gamma transformace, červené čáry nastavení jasu a kontrastu) ořezat objekt pro 3D rendering export náhledu do jiného okna nastavení Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 35 / 44
Prohĺıžeč - poznámka obdobně jako v 2D modelu Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 36 / 44
Explorer - 3D rendering kontrast jas cut-off threshold (práh) průhlednost manuální úprav posun světla zobrazit/skrýt ořezové roviny zobrazit/skrýt poznámky a překrytí zobrazit/skrýt hranice objemu zobrazit perspektivu 3D objemu vybrat barvu měkkých tkání vyhlazení zvýšit hloubku zobrazit měkké tkáně smazat renderování Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 37 / 44
Prohĺıžení - možnosti renderování MIP maximum intensity projection X-ray (plochý) X-ray shaded (RTG stínový) shaded (stínovaný) shiny (světlý) surface (povrchový) black & white X-ray (černobílý RTG) soft tissue (měkké tkáně) Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 38 / 44
Panorama panoramatický obrázek vygenerovaný z 3D dat je potřeba definovat, rozsah obrázku, šířku a panoramatickou křivku zobrazený pohled je možné exportovat 4 pohledy: sagitální axiální panoramatický view 3D model Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 39 / 44
Panorama výběr oblasti zájmu panoramatická křivka: kresba smazat upravit seznam panoramatických křivek... Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 40 / 44
Implantát 4 pohledy: Axiální Panoramatický průřez řezu 3D model nástroje pro implantát přidání základního implantátu Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 41 / 44
TMJ, Povrch, Jaw motion TMJ kreslení PA (posterior-anterior) čar jaw motion zobrazování záznamů pohybu čelisti analýza pohybů Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 42 / 44
Uložení 2D pohledu vytvoření snímku 3D pohledů zobrazí se v 2D modulu uložení na disk export obrázku generuje 2D cephalometrický obrázek objeví se ve 2D modulu uložení na disk export obrázku Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 43 / 44
Úkol otevřete Planmeca ProMax 3D classic data v prohĺıžeči si vyberte metodu pro 3D renderování, která se vám ĺıbí nejvíce vyexportujte 2D snímek v panorama vytvořte panoramatickou křivku obsahující 8 zubů vyexportujte 2D snímek uložené obrázky pošlete na marketa.trneckova@gmail.com Mgr. Markéta Trnečková, Ph.D. (UPOL) Zpracování digitálního obrazu - Romexis 44 / 44