إن انتشار الضوضاء أو تسلسلها أكثر تعقيدًا بشكل كبير من تكوين انظمة التعديل، كما يجب أن يأخذ التحليل الصحيح للضوضاء في الاعتبار الارتباط بين مصادر الضوضاء المختلفة، يمكن أن تكون عديدة بما في ذلك الضوضاء الكمومية الأولية للأشعة السينية والضوضاء الناتجة عن تحويل الكميات الأولية إلى كوانت ثانوية (مثل فوتونات الضوء في الفوسفور أو المواد الحاملة في أشباه الموصلات) ومختلف مصادر الضوضاء المضافة مثل الضوضاء الإلكترونية من دائرة قراءات أجهزة الكشف الرقمية.
ما هي أطياف طاقة الضوضاء لنظام التصوير المتتالي
طرح الصورة
من الشائع إضافة الصور الطبية أو طرحها أو التلاعب بها بأي طريقة أخرى. المثال الكلاسيكي هو تصوير الأوعية بالطرح الرقمي، حيث يتم طرح صورة الإسقاط مع عامل التباين من صورة قناع التباين المسبق لإنتاج صورة توضح الاختلاف في التوهين بين الصورتين الذي ينشأ من عامل التباين ( في الواقع، يتم طرح اللوغاريتمات).
في حالة عدم وجود حركة المريض، تصور الصورة الناتجة التباين المحسن الأوعية الدموية، تأثير الطرح هو زيادة ضوضاء الصورة، حيث ينشأ هذا لأنه بالنسبة لبكسل معين في الصورة، تكون قيم البكسل في القناع والصور المحسنة التباين غير مرتبطة، نتيجة لذلك، يتضمن الطرح ضوضاء كلتا الصورتين.
يضيف الضوضاء في التربيع. وبالتالي، فإن التشويش في الصورة التي تم طرحها يكون أكبر بمقدار 2 من التشويش في الصور المصدر، لتخفيف زيادة التشويش في صورة الطرح، من المعتاد الحصول على صورة القناع بجرعة أعلى بكثير وبالتالي تقليل مساهمة ضوضاء القناء في الطرح.
ضوضاء الكم الأولية والثانوية
في هذا النظام، يتم عرض كميات الأشعة السينية على شاشة الفوسفور، كما تمتص الشاشة جزءًا من هذه الكميات لإنتاج الضوء، يتم إنتاج عدد كبير من كمات الضوء (ربما 300-3000) لكل كم للأشعة السينية، كما يتم جمع جزء صغير من كمات الضوء بواسطة العدسة وينتج جزء من كمية الضوء المجمعة حاملات (إلكترونات وثقوب) في مستقبل الصورة البصرية، كما ستؤدي عملية إنتاج صورة إلكترونية من توزيع مصدر الأشعة السينية بالضرورة إلى حدوث ضوضاء. في الواقع، ستغير كل مرحلة ضوضاء الصورة الناتجة.
في هذا النموذج البسيط، يوجد مصدران أساسيان للضوضاء:
- ضوضاء الكم للأشعة السينية (أو الأولية).
- ضوضاء الكم الثانوية.
من خلال الضوضاء الكمومية الثانوية، نشير إلى الضوضاء الناتجة عن إنتاج الضوء في الفوسفور وانتقال الضوء عبر النظام البصري وتحويل الضوء إلى ناقلات الإشارة في مستقبل الصورة البصرية.
كل من الكميات الخفيفة وحاملات الإشارة هي كوانتا ثانوية، كل مرحلة تتضمن عملية عشوائية، كما يخضع توليد كوانتا الأشعة السينية لعملية بواسون. بشكل عام، يمكننا أن نتعامل مع توليد كوانتات ضوئية من كوانتا الأشعة السينية الفردية على أنها غاوسي.
كما يمكن حساب سلسلة هذه العمليات رياضيًا. ومع ذلك، فإن النهج البسيط لتقدير مصدر الضوضاء السائد في صورة طبية هو تحديد عدد الكميات في كل مرحلة من مراحل سلسلة التصوير وعادةً ما تكون المرحلة ذات الحد الأدنى من الكميات هي مصدر الضوضاء المهيمن.
نسبة الإشارة الكمومية إلى الضوضاء
هناك فرق أساسي بين التباين العالي ودقة التباين المنخفضة لنظام التصوير. بشكل عام، فإن دقة التباين العالية محدودة بالتشويش الجوهري لنظام التصوير. في مرحلة ما يتعذر على النظام حل كائنين مفصولين بمسافة قصيرة وبدلاً من ذلك يصورهما ككائن واحد.
ومع ذلك، في حالة التباين المنخفض قد لا يمكن تمييز الكائنات (حتى الأجسام الكبيرة جدًا) لأن إشارة الكائن أقل بكثير من الضوضاء في المنطقة التي تحتوي على الكائن. بشكل عام، يتم تعريف نسبة الإشارة الكمومية إلى الضوضاء على أنه معكوس معامل الاختلاف، كما يتطلب هذا التعريف لنسبة الإشارة الكمومية أن تكون بكسل واحد، كما تم القياس بشكل متكرر على صور مختلفة (للمجموعة)، بشرط أن يكون كل قياس مستقلًا (أي لا يوجد ارتباط بالوقت).
في نظام (ergodic)، يمكن استبدال متوسط المجموعة. هذا التعريف ذو قيمة للضوضاء الضوئية (أو الكمومية)، لأنه في مجال الأشعة السينية المنتظم لا تكون كمية الأشعة السينية مرتبطة مكانيًا. ومع ذلك، فإن معظم أنظمة التصوير تشوه الصورة إلى حد ما ومن ثم تُدخل الارتباط في الضوضاء. نتيجة لذلك، من غير المناسب عمومًا حساب ضوضاء البكسل عن طريق التحليل.
من المهم أيضًا ملاحظة أن العديد من أنظمة التصوير بها بعض التأخير أو الظلال التي توجد فيها بعض الإشارات المتبقية بمرور الوقت، سوف يؤدي التأخير بالمثل إلى إدخال الارتباط بمرور الوقت وبالتالي يجعل حسابات الضوضاء المطلقة أكثر صعوبة.
