فشرده سازی بدون اتلاف تصاویر پزشکی با حجم زیاد
چکیده
یکی از مراحل رایج در تحقیقات و آزمایش های پزشکی استفاده از روش های مدرن تصویربرداری است. در برخی از این روش ها مانند فرایند rnai که اخیراً مورد توجه محققان قرارگرفته است, تعداد تصاویری که در یک آزمایش تولید می شود بسیار زیاد است. در برخی دیگر مانند استفاده از ریزآرایه ها علاوه بر تعداد زیاد تصاویر تولید شده, ابعاد تصویری که در هر آزمایش تولید می شود نیز بزرگ است .در گروهی دیگر مانند ماموگرافی, به دلیل اینکه آزمایش ها باید به صورت دوره ای و در فواصل زمانی معین انجام شود, نگهداری تصاویر آنها به ازای هر بیمار نیازمند فضای ذخیره سازی قابل توجهی می باشد. با توجه این موارد و استفاده از پزشکی از راه دور در سال های اخیر که نیاز به ارسال برخی از این گونه تصاویر در پهنای باند محدود را طلب می کند, فشرده سازیِ بدون اتلاف این گونه تصاویر حجیم پزشکی توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده است. هدف اصلی در این رساله شناسایی خصوصیات و ویژگی های موجود در تصاویر پزشکی ذکر شده و استفاده از آنها در ارائه روش هایی با کارایی بالاتر برای فشرده سازی بدون اتلاف این تصاویر می باشد؛ در گام اول دیدگاه ها و جنبه های مختلف موجود در مورد علم فشرده سازی تصویر به دقت بررسی و دسته بندی جامعی در مورد آن ارائه می شود. همچنین روش های فشرده سازیِ بدون اتلافِ عام منظوره مورد بررسی دقیق قرارگرفته و ویژگی های اجزای اصلی و مراحل محتمل در طراحی این گونه روش ها استخراج می شود. سپس بر اساس این ویژگی ها دسته بندی جدیدی در مورد آنها ارائه می گردد. علاوه بر این, روش هایی که برای فشرده سازی تصاویر حجیم پزشکی نامبرده طراحی شده اند، بررسی و مشخصه های آنها استخراج و به روش مشابه دسته بندی می شوند. در گام دوم پس از بررسی دقیق اجزای تشکیل دهنده روش های بدون اتلافِ عام منظوره, میزان تأثیر این اجزا در روند فشرده سازی تصاویر مذکور مشخص می شود. سپس مراحل تأثیر گذار شناسایی و مورد تحلیل و آنالیز قرار می گیرند. در گام سوم ابتدا یکی از روش های پیشگویی قدرتمند با دیدگاه جدیدی آنالیز شده و نقاط قوت و ضعف آن مشخص می شود. همچنین چگونگی تولید خطا توسط این روش مدل سازی و جهت گیری هایی جهت بهبود دقت پیشگویی توسط آن ارائه می گردد. سپس یکی از خصوصیت های مهم موجود در این گونه تصاویر حجیم پزشکی شناسایی و مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. در ادامه بر اساس آنالیزهای انجام شده، روش های جدیدی برای فشرده سازی تصاویر rnai, ماموگرافی و ریزآرایه پیشنهاد می گردد. در نهایت کارایی روش های پیشنهادی با روش های عام منظوره مطرح, روش های خاص منظوره و همچنین استانداردهای موجود مقایسه شده است. نتایج بدست آمده نشان دهنده برتری روش های پیشنهادی نسبت به قدرتمندترین روش های فشرده سازی موجود در این زمینه می باشد. بطوریکه استفاده از روش های فشرده سازی پیشنهادی در مورد تصاویر rnai و ماموگرافی به ترتیب سبب کاهش 5.75 تا 30.31 درصدی و 0.87 تا 24.33 درصدی متوسط بیت بر پیکسل در مقایسه با سایر روش ها شده است. در مورد تصاویر ریزآرایه نیز روش های پیشنهادی از نرخ فشرده سازی قابل مقایسه و زمان اجرای بسیار پایین تری (4 دقیقه در مقایسه با 220 دقیقه) در مقایسه با سایر روش های ارائه شده در این زمینه برخوردار هستند.