A eletromiografia consiste no estudo do movimentos dos músculos através dos sinais elétricos emitidos pelos mesmos. Esses sinais são captados por meio de eletrodos (de surpefície ou de agulha), sendo muito suscetíveis a variações e interferências não relacionadas diretamente com o movimento muscular (ruídos). Visando obter dados qualitativamente confiáveis, o processamento digital de sinais fornece como ferramentas os filtros ótimos e adaptativos, que são utilizados quando o sinal desajado está contaminado por ruído. Com a finalidade de diminuir o ruído presente no sinal eletromiográfico, foram implementados os filtros de wiener e wiener adaptativo ao algoritmo LMS (least mean square), tendo a análise da relação sinal/ruído dos sinais obtidos demonstrado que não há diferença significativa entre os filtros. Como conclusão, no tratamento de sinais eletromiográficos, pode-se aplicar tanto o filtro de wiener como o de wiener adaptativo, observando-se que este último apresenta a vantagem de consumir menos tempo de processamento. / Electromyography is the study of muscle moviments through the electrical signal that they emanate. These signals are detected with eletrodes (surface or needle), where variations and interferences not directly related with movement are present (noises). Digital signal processing provides optimal and adaptative filters with the aim to get qualitative reliable data. The filters are used when desired signal is corrupted by noise. With the purpose of noise reduction in electromyography signal, wiener and adaptative wiener filters (the last one with least mean square algorithm) were implemented. However, signal-to-noise ratio analysis gave evidence that there is no significative difference between both the filters. As conclusion, in electromygraphy signal treatment, wiener and adaptative wiener filters could be used, with the only difference that the last one takes less processing time.

Este trabalho tem por objetivo a investigação do comportamento de equipamentos de radiodiagnóstico em termos da qualidade da imagem produzida e a subseqüente aplicação desses resultados na otimização do desempenho de esquemas computacionais de auxílio ao diagnóstico, também conhecidos como esquemas CAD (do inglês, Computer-Aided Diagnosis). A principal meta consiste no desenvolvimento de técnicas de pré-processamento para imagens mamográficas digitalizadas que as realçasse de acordo com as características e limitações dos equipamentos utilizados na sua aquisição. A proposta está dividida em duas etapas. Na primeira, foram determinadas as características relativas tanto à resolução espacial como à resolução de contraste de diversos equipamentos mamográficos, avaliadas respectivamente pelas funções de transferência óptica e espectros de Wiener do ruído. Isto permitiu, numa segunda etapa, o desenvolvimento de um filtro digital específico para o pré-processamento de diferentes conjuntos de mamogramas digitais, separados de acordo com os equipamentos utilizados no processo de aquisição. Dessa forma, cada imagem mamográfica teve sua qualidade melhorada de acordo com as características do equipamento que a gerou, determinadas na primeira etapa. Essas imagens, depois de realçadas, foram utilizadas em um esquema CAD previamente desenvolvido, onde pôde ser observada uma melhora em até 12% no seu desempenho quando comparado aos resultados obtidos com imagens mamográficas não realçadas. / The purpose of this work is to evaluate the quality of radiological equipment and their images in order to use these evaluations to improve the performance of a computer-aided diagnosis (CAD) scheme. The mean idea is about the development of image processing techniques to enhance digital mammograms according to the characteristics of the X-ray unit used for image acquisition. This work is basically divided in two parts. In the first one, it were determined the characteristics related to spatial and contrast resolution of several mammographic equipment, evaluated respectively from the optical transfer function and noise Wiener spectrum. This evaluation allowed, in a second part, the development of a preprocessing technique to enhance different set of digital mammographic images, gathered according to the equipment used on its acquisition process. Thus, each mammographic image had its quality improved in conformity with the characteristics of the equipment used on its acquisition, determined in the first part of this work. These images, after the enhancement process, were used on a previously developed CAD scheme. It was observed an improvement of 12% on the CAD performance using pre-processed mammograms compared to the results obtained when using non-enhanced mammographic images.

A eletromiografia consiste no estudo do movimentos dos músculos através dos sinais elétricos emitidos pelos mesmos. Esses sinais são captados por meio de eletrodos (de surpefície ou de agulha), sendo muito suscetíveis a variações e interferências não relacionadas diretamente com o movimento muscular (ruídos). Visando obter dados qualitativamente confiáveis, o processamento digital de sinais fornece como ferramentas os filtros ótimos e adaptativos, que são utilizados quando o sinal desajado está contaminado por ruído. Com a finalidade de diminuir o ruído presente no sinal eletromiográfico, foram implementados os filtros de wiener e wiener adaptativo ao algoritmo LMS (least mean square), tendo a análise da relação sinal/ruído dos sinais obtidos demonstrado que não há diferença significativa entre os filtros. Como conclusão, no tratamento de sinais eletromiográficos, pode-se aplicar tanto o filtro de wiener como o de wiener adaptativo, observando-se que este último apresenta a vantagem de consumir menos tempo de processamento. / Electromyography is the study of muscle moviments through the electrical signal that they emanate. These signals are detected with eletrodes (surface or needle), where variations and interferences not directly related with movement are present (noises). Digital signal processing provides optimal and adaptative filters with the aim to get qualitative reliable data. The filters are used when desired signal is corrupted by noise. With the purpose of noise reduction in electromyography signal, wiener and adaptative wiener filters (the last one with least mean square algorithm) were implemented. However, signal-to-noise ratio analysis gave evidence that there is no significative difference between both the filters. As conclusion, in electromygraphy signal treatment, wiener and adaptative wiener filters could be used, with the only difference that the last one takes less processing time.

Este trabalho tem por objetivo a investigação do comportamento de equipamentos de radiodiagnóstico em termos da qualidade da imagem produzida e a subseqüente aplicação desses resultados na otimização do desempenho de esquemas computacionais de auxílio ao diagnóstico, também conhecidos como esquemas CAD (do inglês, Computer-Aided Diagnosis). A principal meta consiste no desenvolvimento de técnicas de pré-processamento para imagens mamográficas digitalizadas que as realçasse de acordo com as características e limitações dos equipamentos utilizados na sua aquisição. A proposta está dividida em duas etapas. Na primeira, foram determinadas as características relativas tanto à resolução espacial como à resolução de contraste de diversos equipamentos mamográficos, avaliadas respectivamente pelas funções de transferência óptica e espectros de Wiener do ruído. Isto permitiu, numa segunda etapa, o desenvolvimento de um filtro digital específico para o pré-processamento de diferentes conjuntos de mamogramas digitais, separados de acordo com os equipamentos utilizados no processo de aquisição. Dessa forma, cada imagem mamográfica teve sua qualidade melhorada de acordo com as características do equipamento que a gerou, determinadas na primeira etapa. Essas imagens, depois de realçadas, foram utilizadas em um esquema CAD previamente desenvolvido, onde pôde ser observada uma melhora em até 12% no seu desempenho quando comparado aos resultados obtidos com imagens mamográficas não realçadas. / The purpose of this work is to evaluate the quality of radiological equipment and their images in order to use these evaluations to improve the performance of a computer-aided diagnosis (CAD) scheme. The mean idea is about the development of image processing techniques to enhance digital mammograms according to the characteristics of the X-ray unit used for image acquisition. This work is basically divided in two parts. In the first one, it were determined the characteristics related to spatial and contrast resolution of several mammographic equipment, evaluated respectively from the optical transfer function and noise Wiener spectrum. This evaluation allowed, in a second part, the development of a preprocessing technique to enhance different set of digital mammographic images, gathered according to the equipment used on its acquisition process. Thus, each mammographic image had its quality improved in conformity with the characteristics of the equipment used on its acquisition, determined in the first part of this work. These images, after the enhancement process, were used on a previously developed CAD scheme. It was observed an improvement of 12% on the CAD performance using pre-processed mammograms compared to the results obtained when using non-enhanced mammographic images.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:05:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3115.pdf: 5210903 bytes, checksum: d78cb316f1a90afa1f1d9e435752a5f6 (MD5) Previous issue date: 2010-05-24 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this dissertation we present techniques for filtering of tomographic projections with Poisson noise. For the filtering of the tomogram projections we use variations of three filtering techniques: Bayesian estimation, Wiener filtering and thresholding in Wavelet domain. We used ten MAP estimators, each estimator with a diferent probability density as prior information. An adaptive windowing was used to calculate the local estimates. A hypothesis test was used to select the best probability density to each projection. We used the Pointwise Wiener filter and FIR Wiener Filter, in both cases we used a adaptive scheme for the filtering. For thresholding in wavelet domain, we tested the performance of four families basis of wavelet functions and four techniques for obtaining thresholds. The experiments were done with the phantom of Shepp and Logan and five set of projections of phantoms captured by a CT scanner developed by CNPDIA-EMBRAPA. The image reconstruction was made with the parallel POCS algorithm. The evaluation of the filtering was made after reconstruction with the following criteria for measurement of error: ISNR, PSNR, SSIM and IDIV. / Nesta dissertação técnicas de filtragem de projeções tomográficas com ruído Poisson são apresentadas. Utilizamos variações de três técnicas de filtragem: estimação Bayesiana, filtragem de Wiener e limiarização no domínio Wavelet. Foram utilizados dez estimadores MAP, em cada uma densidade de probabilidade foi utilizada como informação a priori. Foi utilizado um janelamento adaptativo para o cálculo das estimativas locais e um teste de hipóteses para a escolha da melhor densidade de probabilidade que se adéqua a cada projeção. Utilizamos o filtro de Wiener na versão pontual e FIR, em ambos os casos utilizamos um esquema adaptativo durante a filtragem. Para a limiarização no domínio Wavelet, verificamos o desempenho de quatro famílias de funções Wavelet e quatro técnicas de obtenção de limiares. Os experimentos foram feitos com o phantom de Shepp e Logan e cinco conjunto de projeções de phantoms capturas por um minitomógrafo no CNPDIAEMBRAPA. A reconstrução da imagem feita com o algoritmo POCS paralelo. A avaliação da filtragem foi feita após a reconstrução com os seguintes crit_erios de medida de erro: ISNR, PSNR, IDIV e SSIM.

Este trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de uma nova técnica de pré-processamento de imagens mamográficas digitais para melhorar o desempenho dos esquemas computacionais de auxílio ao diagnóstico (CAD) e para auxiliar na detecção precoce do câncer de mama. O método proposto efetua uma restauração nas imagens mamográficas utilizando, em uma primeira etapa, a transformada de Anscombe e o filtro de Wiener para redução do ruído quântico. Posteriormente, é utilizado o filtro inverso da função de transferência de modulação (MTF) do sistema de imagem para realce das estruturas de interesse na mamografia, como as microcalcificações, que podem ser um indicativo de câncer de mama em seu estágio inicial. Imagens mamográficas restauradas pelo método proposto foram utilizadas na avaliação de um esquema CAD para detecção automática de microcalcificações. Os resultados mostraram que o desempenho do esquema CAD apresentou uma melhora significativa quando imagens restauradas foram utilizadas, mesmo para imagens de mamas densas, que resultam normalmente em baixa taxa de detecção devido ao baixo contraste. / This work aims to developing a new technique for pre-processing digital mammographic images in order to improve the performance of computer aided-diagnosis schemes (CAD) and to assist in early detection of breast cancer. The proposed method performs a restoration in mammographic images using in a first step, the Anscombe transform and Wiener filtering to reduce image quantum noise. Subsequently, it was used the inverse modulation transfer function filtering (MTF) considering the imaging system to enhance structures of interest in mammography, such as microcalcifications, which may be an indicative of breast cancer in its early stage. Mammographic images restored by the proposed method were used in the evaluation of a CAD scheme for automatic detection of microcalcifications. The results showed that the performance of the CAD scheme had a significant improvement when restored images were used, even for images of dense breasts, which often results in low detection rate due to low contrast.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:03:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5096.pdf: 8198780 bytes, checksum: 111ff0c36ae2d9c790f8a8d7129dccba (MD5) Previous issue date: 2013-03-22 / Universidade Federal de Sao Carlos / Computed Tomography (CT) images, in many cases, need to be acquired with low photon counting due to low exposure time to the rays of the CT scanner to reduce the radiation doses to the maximum possible (in Medicine, the ALARA principle As Low As Reasonably Achievable) or even for reasons of cost, obtaining projections corrupted by Poisson noise. Invoking the Central Limit Theorem, the reconstructed images tend to be corrupted by Gaussian noise. Moreover, it was observed that this noise remains signal-dependent after the reconstruction. Thus, this work proposes to denoise the reconstructed images (post-filtering), by adopting an a priori contextual model by using Markov Random Field (MRF), to improve the visual quality of the image. Basically, for contextual filtering two approaches were considered. One uses iterative algorithms for combinatorial optimization such as ICM (Iterated Conditional Modes), GSA (Game Strategy Approach) and MPM (Maximizer of the Posterior Marginals). And the other uses variations of the Wiener filter by considering Fisher Information, Separable MRF and Isotropic MRF. Also, to address the issue of signal-dependent noise, three new methods for its local variance estimation, as well as ways to consider this model in both iterative and those based on Wiener filter methods were investigated. The proposed methods were applied to simulated and real CT images that were reconstructed by Filtered Backprojection (FBP) and Projections Onto Convex Sets (POCS) algorithms. Furthermore, the use of Non Local Means method has been proposed for a better estimate of the noise-free image. Finally, several experiments were conducted and the results were compiled and presented comparing the various methods, including the state-of-the-art Non Local Means method, showing that the context and the consideration of signal-dependent noise can contribute to CT denoising by improving the Signal-to-Noise Ratio and therefore allow a reduction in the radiation dose. / Imagens de tomografia computadorizada (CT), em diversos casos, precisam ser adquiridas com baixa contagem de fótons devido ao baixo tempo de exposição aos raios do tomógrafo para reduzir a dose de radiação ao máximo possível (na Medicina, princípio ALARA As Low As Reasonably Achievable) ou mesmo por questões de custo, fazendo com que as projeções obtidas sejam corrompidas por ruído Poisson. Invocando o Teorema Central do Limite, as imagens reconstruídas tendem a ser corrompidas por ruído Gaussiano. Além disso, observou-se que este ruído continua a ser dependente do sinal, depois da reconstrução. Desta forma, este trabalho propôs a filtragem de ruído da imagem reconstruída (pós-filtragem), adotando um modelo a priori contextual pela utilização de Campos Aleatórios Markovianos (MRF), a fim de melhorar a qualidade visual da imagem. Basicamente, para a filtragem contextual foram consideradas duas abordagens. Uma utilizando algoritmos iterativos de otimização combinatória como ICM (Iterated Conditional Modes), GSA (Game Strategy Approach) e MPM (Maximizer of the Posterior Marginals). E outra, utilizando variações do filtro de Wiener, considerando Informação de Fisher (Generalizado), MRF Separável e MRF Isotrópico. Ainda, para tratar a questão de ruído dependente do sinal, três novos métodos de estimação de suas variâncias locais, como também maneiras de se considerar este modelo tanto nos métodos iterativos quanto nos baseados em Wiener foram investigados. Os métodos foram aplicados em imagens simuladas e reais de CT reconstruídas por Retroprojeção Filtrada e POCS (Projections Onto Convex Sets). Além disso, foi proposto o uso de Non Local Means para uma melhor estimativa da imagem livre de ruído. Finalmente, diversos experimentos foram realizados e os resultados foram compilados e apresentados comparando os diversos métodos, inclusive com o método em estado-da-arte Non Local Means, mostrando que o contexto e a consideração de ruído dependente do sinal podem contribuir para a filtragem de ruído em CT pela melhora na relação Sinal-Ruído e, consequentemente, permitir a redução da dose de radiação.

Este trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de uma nova técnica de pré-processamento de imagens mamográficas digitais para melhorar o desempenho dos esquemas computacionais de auxílio ao diagnóstico (CAD) e para auxiliar na detecção precoce do câncer de mama. O método proposto efetua uma restauração nas imagens mamográficas utilizando, em uma primeira etapa, a transformada de Anscombe e o filtro de Wiener para redução do ruído quântico. Posteriormente, é utilizado o filtro inverso da função de transferência de modulação (MTF) do sistema de imagem para realce das estruturas de interesse na mamografia, como as microcalcificações, que podem ser um indicativo de câncer de mama em seu estágio inicial. Imagens mamográficas restauradas pelo método proposto foram utilizadas na avaliação de um esquema CAD para detecção automática de microcalcificações. Os resultados mostraram que o desempenho do esquema CAD apresentou uma melhora significativa quando imagens restauradas foram utilizadas, mesmo para imagens de mamas densas, que resultam normalmente em baixa taxa de detecção devido ao baixo contraste. / This work aims to developing a new technique for pre-processing digital mammographic images in order to improve the performance of computer aided-diagnosis schemes (CAD) and to assist in early detection of breast cancer. The proposed method performs a restoration in mammographic images using in a first step, the Anscombe transform and Wiener filtering to reduce image quantum noise. Subsequently, it was used the inverse modulation transfer function filtering (MTF) considering the imaging system to enhance structures of interest in mammography, such as microcalcifications, which may be an indicative of breast cancer in its early stage. Mammographic images restored by the proposed method were used in the evaluation of a CAD scheme for automatic detection of microcalcifications. The results showed that the performance of the CAD scheme had a significant improvement when restored images were used, even for images of dense breasts, which often results in low detection rate due to low contrast.

O presente trabalho consiste na elaboração de uma metodologia envolvendo técnicas computacionais para proporcionar informações provenientes de avaliação de qualidade de equipamentos mamográficos. A investigação conduzida levou em conta, além da necessária determinação de parâmetros operacionais - como tensão de pico (kVp), corrente de tubo, ponto focal, dose, tempo de exposição, camada semi-redutora -, a influência das características do digitalizador usado no processo de digitalização das imagens a ser avaliadas pelo esquema computacional, seja esse um sistema de aquisição digital direta ou indireta. Dessa forma, foi elaborado um protocolo de pré-processamento da imagem para compensar os efeitos do digitalizador antes da avaliação dos parâmetros de qualidade através dela. Simultaneamente ao desenvolvimento dos softwares necessários ao esquema, foi projetado e desenvolvido um simulador radiográfico para servir como instrumento para obtenção tanto das imagens a ser processadas pelo modelo computacional, como dos dados referentes aos parâmetros operacionais. O sistema foi desenvolvido tomando um mamógrafo calibrado e um instrumento de precisão como referências e testado em outros equipamentos mamográficos em operação em clínicas e hospitais. Os resultados foram consistentes com as análises comparativas utilizando as referências, o que podem fazer do sistema uma ferramenta útil na avaliação de qualidade em mamografia. / The present work consists on developing a computational methodology to provide information regarding to mammographic equipment quality evaluation. This investigation have taken into account, beyond the required operational parameters, such as kVp, electrical current, focal point, dose, exposition time, half-value layer, the influence of the film digitizer utilized for digitization process on the images to be evaluated by the computational scheme, either this a system of direct or indirect digital acquisition. Like so, it was elaborated an image pre-processing protocol to compensate the digitization effect on digital image, before the evaluation of quality control parameters through itself. Simultaneously to the development of the necessary software to the system, a radiographic phantom was developed to be used for achievement of either the images to be processed by the computational model, as operational parameters data. The system was developed taking calibrated mammographic equipment and a precise measurement instrument as references, besides, it was tested in other mammographic equipment in operation on clinics and hospitals. Results had shown consistent with the comparative analyses using those references, which can turn this system a useful tool for evaluation of mammography quality.

O presente trabalho consiste na elaboração de uma metodologia envolvendo técnicas computacionais para proporcionar informações provenientes de avaliação de qualidade de equipamentos mamográficos. A investigação conduzida levou em conta, além da necessária determinação de parâmetros operacionais - como tensão de pico (kVp), corrente de tubo, ponto focal, dose, tempo de exposição, camada semi-redutora -, a influência das características do digitalizador usado no processo de digitalização das imagens a ser avaliadas pelo esquema computacional, seja esse um sistema de aquisição digital direta ou indireta. Dessa forma, foi elaborado um protocolo de pré-processamento da imagem para compensar os efeitos do digitalizador antes da avaliação dos parâmetros de qualidade através dela. Simultaneamente ao desenvolvimento dos softwares necessários ao esquema, foi projetado e desenvolvido um simulador radiográfico para servir como instrumento para obtenção tanto das imagens a ser processadas pelo modelo computacional, como dos dados referentes aos parâmetros operacionais. O sistema foi desenvolvido tomando um mamógrafo calibrado e um instrumento de precisão como referências e testado em outros equipamentos mamográficos em operação em clínicas e hospitais. Os resultados foram consistentes com as análises comparativas utilizando as referências, o que podem fazer do sistema uma ferramenta útil na avaliação de qualidade em mamografia. / The present work consists on developing a computational methodology to provide information regarding to mammographic equipment quality evaluation. This investigation have taken into account, beyond the required operational parameters, such as kVp, electrical current, focal point, dose, exposition time, half-value layer, the influence of the film digitizer utilized for digitization process on the images to be evaluated by the computational scheme, either this a system of direct or indirect digital acquisition. Like so, it was elaborated an image pre-processing protocol to compensate the digitization effect on digital image, before the evaluation of quality control parameters through itself. Simultaneously to the development of the necessary software to the system, a radiographic phantom was developed to be used for achievement of either the images to be processed by the computational model, as operational parameters data. The system was developed taking calibrated mammographic equipment and a precise measurement instrument as references, besides, it was tested in other mammographic equipment in operation on clinics and hospitals. Results had shown consistent with the comparative analyses using those references, which can turn this system a useful tool for evaluation of mammography quality.