Cтраница 2
В описанных выше случаях задача нахождения диагностически информативных дискриминаторов имеет много общего с другими методами анализа сигналов и изображений, применяемыми например, в аэрофоторазведке или в микробиологии. Однако здесь надо принимать во внимание особое обстоятельство - наличие когерентного спекл-шума ( см. разд. А-эхо-грамме, а также фонового шума, которые могут понижать качество по крайней мере некоторых из дискриминаторов. [16]
В появлении диффузно рассеянного фона проявляется спекл-зффект ( эффект лазерной пятнистости), который долгое время считался исключительно источником шумов. Поэтому значительное число работ ( см. [124-126]) было посвящено проблеме устранения спекл-шума в голографии и когерентной оптике. [17]
Спекл-шум часто является нежелательным свойством когерентного света. Пространственное разрешение объектов, освещенных лазерным светом, во многих случаях ограничивается спекл-шумом. Спекл-шум возникает также в реконструированном изображении голограммы и ограничивает пространственное разрешение этого изображения. Однако спекл-шум не всегда является вредным эффектом. [18]
Спекл-шум часто является нежелательным свойством когерентного света. Пространственное разрешение объектов, освещенных лазерным светом, во многих случаях ограничивается спекл-шумом. Спекл-шум возникает также в реконструированном изображении голограммы и ограничивает пространственное разрешение этого изображения. Однако спекл-шум не всегда является вредным эффектом. [19]
Однако неизвестно, насколько при этом возрастет полезная информация в сравнении с генерацией спекл-шума. Необходимо найти оптимальное соотношение между спекл-шумом изображения и разрешающей способностью, и такая оптимизация может стать возможной только при наличии более полной информации о соответствующих параметрах рассеяния. Можно надеяться, что по мере углубления наших представлений о процессах рассеяния в биологических тканях нам удастся максимально повысить диагностическую информативность акустических изображений. В этом состоит основная причина необходимости проведения дальнейших исследований в этой области. [20]
Работы, относящиеся к области исследования путей практического использования голографии сфокусированных изображений, начали появляться с 1970 года, когда были уже достаточно полно изучены физические основы метода. Определенное количество этих работ ( см. [40, 51-53]) было посвящено вопросам улучшения качества изображения в микроскопии. В частности, использование голографии сфокусированных изображений, как показано в [53, 57], позволяет устранять спекл-шум в восстановленном изображении путем некогерентного восстановления полихроматическим излучением. При таком восстановлении область когерентности становится меньше размеров предельно разрешаемого пятна в изображении, и в каждом таком пятне уже не происходит когерентного сложения света, порождающего спекл-эффект. [21]
Спекл-шум часто является нежелательным свойством когерентного света. Пространственное разрешение объектов, освещенных лазерным светом, во многих случаях ограничивается спекл-шумом. Спекл-шум возникает также в реконструированном изображении голограммы и ограничивает пространственное разрешение этого изображения. Однако спекл-шум не всегда является вредным эффектом. [22]
Однако неизвестно, насколько при этом возрастет полезная информация в сравнении с генерацией спекл-шума. Необходимо найти оптимальное соотношение между спекл-шумом изображения и разрешающей способностью, и такая оптимизация может стать возможной только при наличии более полной информации о соответствующих параметрах рассеяния. Можно надеяться, что по мере углубления наших представлений о процессах рассеяния в биологических тканях нам удастся максимально повысить диагностическую информативность акустических изображений. В этом состоит основная причина необходимости проведения дальнейших исследований в этой области. [23]
Интересное ( хотя до сих пор и не оцененное) свойство методики сложного сканирования состоит в том, что при этом подавляется когерентность процесса визуализации, о которой говорилось выше. Использование решеток преобразователей позволило успешно реализовать этот принцип и снять проблему движения тканей. Беркхардт [7] высказал мысль, что необходимым условием устранения когерентности двух зондирующих пучков является то, что точки пересечения их осей с преобразователем должны быть разнесены не менее чем на один диаметр его апертуры. Среди других возможных подходов к подавлению когерентности и, следовательно, спекл-шума, можно назвать умножение частоты [20] и использование регистрации, нечувствительной к фазе [23], хотя успех любой из этих процедур может быть достигнут ценой некоторой потери контрастности. Многообещающий подход к этой задаче предложил Бэмбер [3] - это создание двумерного адаптивного пространственного фильтра, способного узнавать ( например, по изображению фантома) частотный спектр, соответствующий когерентному спекл-шуму в данной системе, что применяется затем для избирательного улучшения изображений реальных структур. На рис. 8.7 будет показано действие такой обработки. [24]
Отметим, что реализация метода вычитания на основе регистрации двукратно экспонированных спеклограмм [162] позволила существенно упростить в техническом отношении операцию вычитания по сравнению с голо-графическими методами, основанными на введении сдвига фаз на я двумя экспозициями. Однако этому методу присущ ряд ограничений, связанных с фильтрацией малой апертурой. Размеры фильтрующего отверстия должны быть малыми, чтобы обеспечить хорошее отношение сигнала к шуму в результирующем изображении. С другой стороны, выполнение этого требования приводит к ухудшению качества изображения за счет увеличения спекл-шума, снижению разрешения. Кроме того, вследствие фильтрации малой апертурой поля, рассеянного по значительной площади в фурье-плоскости, притом в минимуме достаточно контрастной интерференционной картины, яркость разностного изображения оказывается весьма малой. Необходим поиск путей снятия или ослабления этих ограничений. Положительные результаты дает, в частности, использование многократной экспозиции [163] с целью изменения формы интерференционных полос для обеспечения фильтрации более широкой щелью. [25]
С помощью голографии Фурье можно получить минимальный размер голограммы или максимальную плотность записи, имеющей идеальную избыточность записи. Диаметр голограммы связан с диаметром отверстия выборки критерием Рэлея. При этом энергия света, несущего информацию, заключена в ограниченную площадь голограммы. В восстановленном изображении, когда голограмма освещается пучком, диаметр которого почти совпадает с диаметром голограммы, отсутствует какой-либо спекл-шум. [26]
Многие важные объекты в медицинской ультразвуковой визуализации ведут себя как трехмерные распределения рассеивателей ( см. гл. Этот случай можно математически смоделировать либо неоднородным континуумом значений плотности и сжимаемости, либо эффективным распределением точечных рассеивателей. Такой подход оказывается очень информативным ( см. разд. В такого органа, как печень, анатомическая информация может сильно модулироваться артефактом когерентного излучения, приводя к появлению характерного спекл-шума. [27]
Дополнительные проблемы в акустической голографии возникают при восстановлении изображений. Изображение в оптической голографии обычно восстанавливается с использованием излучения ( видимого света) с той же длиной волны, что и при записи, тогда как в акустической голографии ( за исключением, может быть, акустической микроскопии на гиперзвуковых волнах; см. раз. Хотя это и препятствует качественному восприятию трехмерности изображения, однако не мешает в принципе регистрировать изображение в трех измерениях и затем отображать любую выбранную плоскость. На эту возможность влияет, однако, то, что сигналы вне выбранной плоскости вносят неизбежный вклад в шум изображения, на который накладывается спекл-шум, особенно интенсивный из-за требования узкополосности спектра в голографии. [28]
Интересное ( хотя до сих пор и не оцененное) свойство методики сложного сканирования состоит в том, что при этом подавляется когерентность процесса визуализации, о которой говорилось выше. Использование решеток преобразователей позволило успешно реализовать этот принцип и снять проблему движения тканей. Беркхардт [7] высказал мысль, что необходимым условием устранения когерентности двух зондирующих пучков является то, что точки пересечения их осей с преобразователем должны быть разнесены не менее чем на один диаметр его апертуры. Среди других возможных подходов к подавлению когерентности и, следовательно, спекл-шума, можно назвать умножение частоты [20] и использование регистрации, нечувствительной к фазе [23], хотя успех любой из этих процедур может быть достигнут ценой некоторой потери контрастности. Многообещающий подход к этой задаче предложил Бэмбер [3] - это создание двумерного адаптивного пространственного фильтра, способного узнавать ( например, по изображению фантома) частотный спектр, соответствующий когерентному спекл-шуму в данной системе, что применяется затем для избирательного улучшения изображений реальных структур. На рис. 8.7 будет показано действие такой обработки. [29]