ПОКРАЩЕННЯ МЕДИЧНИХ МРТ ЗОБРАЖЕНЬ НА ПІДСТАВІ ФРАКТАЛЬНОГО ОПЕРАТОРА АТАНГАНА-БEЛЕАНУ

https://doi.org/10.23939/cds2024.03.065
Надіслано: Серпень 12, 2024
Переглянуто: Вересень 28, 2024
Прийнято: Листопад 01, 2024
1
Національний лісотехнічний університет України
2
Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів, Україна

У даній статті описується використання фрактального оператора Атангана-Белеану для задачі покращення текстур медичних МРТ зображень. Детально наводиться математичний апарат фрактального диференціала Атангана-Белеано. Розглядається числовий підхід обчислення фтрактального диференціала за допомогою методу скінченних різниць. На основі апроксимованого розв’язку, знаходяться коефіцієнти апроксимації. Коефіцієнти апроксимації використовуються для створення восьми різнонаправлених масок, які застосовуються як фільтри для просторової обробки зображень в різних напрямках. Створено і описано відповідний алгоритм застосування фрактальних масок. Проведено порівняння отриманих результатів роботи алгоритму обробки медичних зображень. Проведено дослідження зміни параметрів зображень в наслідок роботи алгоритму покращення зображень. А також проводиться порівняння роботи алгоритму з іншими алгоритмами для покращення текстур.

  1. J. K. Author, “Title of chapter in the book”, in Title of the Published Book, xth ed. City of Publisher, Country if not USA: Abbrev. of Publisher, year, chapter x, section x, pp. xxx–xxx.
  2. Sobel, Irwin & Feldman, Gary. (1973). A 3×3 isotropic gradient operator for image processing. Pattern Classification and Scene Analysis. 271-272.
  3. Prewitt, J. M. S. "Object Enhancement and Extraction." In Picture Processing and Psychopictorics, edited by B. S. Lipkin and A. Rosenfeld, 75-149. New York: Academic Press, 1970.
  4. Marr, D., and E. Hildreth. "Theory of Edge Detection." Proceedings of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences 207, no. 1167 (1980): 187-217.
  5. Y. -F. Pu, J. -L. Zhou and X. Yuan, "Fractional Differential Mask: A Fractional Differential-Based Approach for Multiscale Texture Enhancement," in IEEE Transactions on Image Processing, vol. 19, no. 2, pp. 491-511, Feb. 2010, doi: 10.1109/TIP.2009.2035980.
  6. Van Rossum, G., and F. L. Drake Jr. Python Reference Manual. PythonLabs, 2001.
  7. Virtanen, P., R. Gommers, T.E. Oliphant, et al. "SciPy 1.0: Fundamental Algorithms for Scientific Computing in Python." Nature Methods, 17, 261-272 (2020). DOI: 10.1038/s41592-019-0686-2
  8. Bradski, G. "The OpenCV Library." Dr. Dobb's Journal of Software Tools, 2000.
  9. R. E. Twogood and F. G. Sommer, "Digital Image Processing," in IEEE Transactions on Nuclear Science, vol. 29, no. 3, pp. 1075-1086, June 1982, doi: 10.1109/TNS.1982.4336327.
  10. https://www.kaggle.com/datasets/navoneel/brain-mri-images-for-brain-tumo...
  11. Haralick, R.M., Shanmugam, K., and Dinstein, I. "Textural Features for Image Classification." IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, vol. SMC-3, no. 6, 1973, pp. 610-621.
  12. Greenspan, H., Anderson, C. H., and Akber, S. "Image enhancement by nonlinear extrapolation in frequency space." IEEE Transactions on Image Processing, vol. 9, no. 6, pp. 1035–1048, Jun. 2000.
  13. Dippel, S., Stahl, M., Wiemker, R., and Blaffert, T. "Multiscale contrast enhancement for radiographies: Laplacian pyramid versus fast wavelet transform." IEEE Transactions on Medical Imaging, vol. 21, no. 4, pp. 343–353, Apr. 2002.
  14. Shannon, C. E. (1948). A Mathematical Theory of Communication. Bell System Technical Journal, 27(3), 379-423, 623-656.
  15. Paris, S., Hasler, D., and Morel, J.M. "A Fast Algorithm for the Computation of the Exact Euclidean Distance Transform." IEEE Transactions on Image Processing, vol. 21, no. 1, pp. 22–30, Jan. 2012.
  16. Manokhin D., Sokolovskyy Ya., "Intracranial Hemorrhage Segmentation Using Neural Network and Riesz Fractional Order Derivative-based Texture Enhancement", Computer Design Systems. Theory and Practice, 2024; Volume 6, Number 1:1-16, https://doi.org/10.23939/cds2024.01.001    
  17. Massopust, Peter. (1997). Fractal Functions and their Applications. Chaos Solitons & Fractals. 8. 171-190. 10.1016/S0960-0779(96)00047-1.