Application of digital image processing methods for obtaining contours of objects on ultrasound images of the hip joint

• Autorzy: Ratushnyi Pavlo , Bilynsky Yosyp , Zhyvotivskyi Stepan

Identyfikatory

DOI

10.35784/iapgos.2647

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie metod cyfrowego przetwarzania obrazu do uzyskiwania konturów obiektów na obrazach ultrasonograficznych stawu biodrowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this work, the problems of research of ultrasonic images of joints are formulated. It is that for early diagnosis of developmental disorders of the hip joints needs to take frequent pictures, and the least harmful to health is ultrasound. But the quality of such images is not sufficient for highquality automated measurement of geometric parameters and diagnosis of deviations. The ultrasound image of the hip joint is evaluated by quantifying the exact values of the acetabular angle, the angle of inclination of the cartilaginous lip, and the location of the center of the femoral head. To get these geometric parameters, you need to have clear images of objects. And for the operation of automated computer measurement systems, it is necessary to use such methods of pre-digital image processing, which would give clear contours of objects. Known and available image processing algorithms, in particular contour selection, face problems in processing specific medical images. It is proposed to use the developed method of sharpening to further obtain high-quality contour lines of objects. A mathematical model of the method is presented, which is a formula for converting the intensity values of each pixel of a digital image. As a result of this method, the noise component of the image is reduced, and the intensity differences between the background and the objects are increased, and the width of these differences is one pixel. The algorithm of a sequence of processing of ultrasonic images and features of its application have resulted. The results of the developed set of methods are given. The paper presents the results of processing the real image of the hip joint, which visually confirms the quality of the selection of objects on view.

PL

W pracy sformułowano problematykę badań ultradźwiękowych obrazów stawów. Polega ona na tym, że do wczesnej diagnostyki zaburzeń rozwojowych stawów biodrowych konieczne jest częste wykonywanie zdjęć, a najmniej szkodliwe dla zdrowia są badania USG. Jednak jakość uzyskanych obrazów nie jest wystarczająca do tego, by z wysoką jakością przeprowadzić automatyczne pomiary parametrów geometrycznych i diagnostykę odchyleń. Obraz ultrasonograficzny stawu biodrowego ocenia się poprzez ilościowe określenie dokładnych wartości kąta panewki, kąta nachylenia warstwy chrzęstnej i położenia środka głowy kości udowej. Aby uzyskać te parametry geometryczne, musisz konieczne są wyraźne obrazy obiektów. Do obsługi zautomatyzowanych komputerowych systemów pomiarowych konieczne jest stosowanie takich metod przedcyfrowego przetwarzania obrazu, które dawałyby wyraźne kontury obiektów. Znane i dostępne algorytmy przetwarzania obrazu, w szczególności wybór konturu, napotykają problemy w przetwarzaniu określonych obrazów medycznych. Proponuje się wykorzystanie opracowanej metody wyostrzenia w celu dalszego uzyskania wysokiej jakości konturów obiektów. Przedstawiono model matematyczny metody będący formułą do przeliczania wartości natężenia każdego piksela obrazu cyfrowego. W wyniku tej metody zmniejsza się składowa szumu obrazu, a różnice intensywności między tłem a obiektami są zwiększane, a szerokość tych różnic wynosi jeden piksel. Opracowano algorytm kolejności przetwarzania obrazów ultradźwiękowych i cechy jego zastosowania. Podano wyniki opracowanego zestawu metod. W pracy przedstawiono wyniki przetwarzania rzeczywistego obrazu stawu biodrowego, co wizualnie potwierdza jakość doboru obiektów widzenia.

Słowa kluczowe

EN

ultrasound images; diagnostics; hip joint; digital processing; sharpening; contour

PL

zdjęcie ultrasonograficzne; diagnostyka; staw biodrowy; obróbka cyfrowa; ostrzenie; kontur

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej
• Czasopismo: Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska
• Rocznik: 2021
• Tom: T. 11, nr 2
• Strony: 22--25
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., fot., wykr.

Twórcy

autor

Ratushnyi Pavlo

• Vinnytsia National Technical University, Department of Electronics, Vinnytsia, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0002-3365-8699

autor

Bilynsky Yosyp

• Vinnytsia National Technical University, Department of Electronics, Vinnytsia, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0002-9659-7221

autor

Zhyvotivskyi Stepan

• Vinnytsia National Technical University, Department of Electronics, Vinnytsia, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0002-2379-0645

Bibliografia

• [1] Bilynsky Y., Horodetska O., Ratushny P.: Prospects for the use of new methods of digital processing of medical images. 13th International Conference on Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications and Computer Science TCSET, 2016, 780–783 [http://doi.org/10.1109/TCSET.2016.7452182].
• [2] Bilynsky Y., Ratushny P., Klimenko І.: The method of sharpening low-contrast two-dimensional images. Bulletin of the Polytechnic Institute 6/2009, 12–15.
• [3] Bilynsky Y., Ratushny P., Melnichuk A.: The method for improving image sharpness. Applicant and patentee Vinnytsa National Technical University 200907326, Pat. 45887, Ukraine, G 06 K 9/36. applic. 13.07.09; publ. 25.11.09, bull. 22.
• [4] Bilynsky Y., Yukysh S., Ratushny P.: Edge detection detector based on low-pass filtering. Bulletin of Khmelnytsky National University 1/2009, 230–223.
• [5] Bilynsky Y.Y. et al.: Contouring of microcapillary images based on sharpening to one pixel of boundary curves. Proc. SPIE 10445, 2017, 104450Y [http://doi.org/10.1117/12.2281005].
• [6] Bilynsky Y.Y. et al.: Controlling geometric dimensions of small-size complex shaped objects. Proc. SPIE 10445, 2017, 104450I [http://doi.org/10.1117/12.2280899].
• [7] Nikolskyy A. I. et al.: Using LabView for real-time monitoring and tracking of multiple biological objects. Proc. SPIE 10170, 2017, 101703H [http://doi.org/10.1117/12.2261424].
• [8] Ratushny P. M. et al.: Research of the mask size for the method of increasing the sharpness to the maximum slope of the boundary curve. Measuring and computing equipment in technological processes. Khmelnytskyi 3/2014, 71–74.