الصورة الطبية هي تمثيل تصويري لقياس شيء أو وظيفة الجسم، يمكن الحصول على هذه المعلومات في أبعاد مكانية واحدة إلى ثلاثة، كما يمكن أن يكون ثابتًا أو ديناميكيًا، مما يعني أنه يمكن قياسه أيضًا كدالة للوقت، كما يمكن ربط بعض الخصائص الأساسية بكل هذه البيانات.
خصائص الصور الطبية
- لا يمكن لأي صورة أن تمثل الكائن أو الوظيفة بالضبط. في أحسن الأحوال، يكون لدى المرء قياس مع خطأ مرتبط به يساوي الفرق بين الكائن الحقيقي والصورة المقاسة.
- لن تكون هناك صورتان متطابقتان حتى لو تم الحصول عليها بنفس نظام التصوير لنفس المنطقة التشريحية، كما يشار إلى هذا التباين عمومًا بالضوضاء وهناك العديد من الطرق المختلفة للحصول على بيانات الصور الطبية، كما يتم وصف آليات الاستحواذ المختلفة بالتفصيل في الابحاث والدراسات.
- ومع ذلك، بغض النظر عن طريقة تكوين الصورة، يجب أن يكون المرء قادرًا على الحكم على دقة الصورة في محاولة للإجابة على السؤال “ما مدى دقة تصوير الصورة للجسم أو الوظيفة الجسدية؟” يقع هذا الحكم تحت عنوان “جودة الصورة“.
- تسمح معرفة جودة الصورة للفرد بمقارنة تصميمات أنظمة التصوير المختلفة لطريقة معينة ومقارنة المعلومات الواردة في الصور التي تم الحصول عليها بواسطة طرائق التصوير المختلفة، كما يمكن أيضًا تحديد تأثير جودة الصورة على مهمة التصوير، مثل الكشف عن إصابة في عضو معين، كما تتطلب مهام التصوير المختلفة مستويات مختلفة من جودة الصورة، كما قد تكون الصورة ذات جودة كافية لمهمة واحدة ولكنها غير مناسبة لمهمة أخرى.
نظرية النظم الخطية
في جميع أنظمة التصوير، الإخراج هو دالة للإدخال، تسمى الوظيفة H عادةً بوظيفة النقل أو وظيفة استجابة النظام. بالنسبة لنظام التصوير المستمر ثنائي الأبعاد (2-D)، كما تم التعبير عن الوظائف بمتغيرين تابعين لتمثيل صورة ثنائية الأبعاد، تم اختيار هذه الاتفاقية لضمان الاتساق. ومع ذلك، يمكن معالجة مشكلة التصوير بأي عدد من الأبعاد.
من الصعب جدًا استخدام هذا النهج العام لتحليل الصور ومن الضروري حساب وظيفة النقل في كل موقع في الصورة لكل كائن أو مشهد فريد، كما يتم تبسيط هذا التحليل إلى حد كبير عندما يمكن وضع افتراضين أساسيين: الخطية وثبات التحول (يُختصر معًا باسم LSI).
ومع ذلك، فإن معظم أنظمة التصوير الحديثة رقمية. نتيجة لذلك، تتكون الصور من قياسات تم إجراؤها في مواقع محددة في شبكة منتظمة. مع الأنظمة الرقمية، يتم تمثيل هذه القياسات كمصفوفة من القيم المنفصلة. في الحالة المنفصلة، يمكن إعادة صياغتها كضرب مصفوفة، حيث يتم إعطاء مشهد الإدخال وصورة الإخراج كمتجهات (للصور ذات البعد الواحد (1-D)) أو المصفوفات (للصور ذات الأبعاد الأعلى).
الخصائص العشوائية في انظمة التصوير
- في جميع أنظمة التصوير الحقيقية من الضروري النظر في كل من تدهور الصورة من التمويه، الناتج عن خصائص النقل وتدهور الصورة من وجود الضوضاء، يمكن أن تنشأ الضوضاء من عدد من المصادر، بما في ذلك توليد حاملات الإشارة وانتشار وتحويل هذه الموجات الحاملة من خلال عملية التصوير وإضافة ضوضاء غريبة من مصادر مختلفة مثل إلكترونيات التصوير.
- وبالتالي، من الضروري تعديل معادلة نقل الصورة لتشمل مصطلحًا للضوضاء، حيث يتم إنشاء الضوضاء من عملية عشوائية. ونتيجة لذلك، فإن الضوضاء المسجلة في كل صورة ستكون فريدة من نوعها. في الواقع، سيتم إنشاء بعض الضوضاء (مثل الضوضاء الكمومية للأشعة السينية) في عملية تشكيل المشهد، وبالتالي سيتم التصرف بناءً عليها من خلال وظيفة النقل، في حين أن الضوضاء الأخرى (مثل ضوضاء القراءة الإلكترونية) لن تكون كذلك تم التصرف بناءً عليه من خلال وظيفة النقل.
- إدخال الضوضاء في الصور يعني أنه يجب تقييم أنظمة التصوير إحصائيًا، كما تعتمد المعالجة الدقيقة للصور على طبيعة الضوضاء الموجودة عند تسجيل الصورة ونظام التصوير، ستساعد خطية النظام (أو القابلية الخطية) على جعل معالجة الصور في وجود ضوضاء قابلة للتتبع. بشكل عام، ومع ذلك، نحتاج أيضًا إلى افتراض أن الضوضاء ثابتة.
- تجدر الإشارة إلى أن الصور الرقمية التي تتكون من مصفوفات من وحدات البكسل أو وحدات البكسل ليست ثابتة تمامًا. من المحتمل أن تؤدي تغييرات الأصل التي لا تتناسب مع تباعد البكسل إلى الحصول على صور مختلفة. ومع ذلك، يُقال أن النظام يكون دائريًا إذا لم تتغير الخصائص الإحصائية عن طريق التحولات في أصل كميات معينة، حيث إن النظام هو ثوري ذو معنى واسع إذا لم يتغير المتوسط والتغاير من خلال تحولات محددة في الأصل.
