数字成像技术基础知识之数字成像基本概念

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数字成像技术基础知识之数字成像基本概念

熟悉和掌握数字成像用语的基本概念,对数字成像原理的理解和正确份分析数字图像是十分必要的。
矩阵（matrix） 矩阵是一个数学概念。它表示一个横成行、纵成列的数字方阵。
采集矩阵（acquision matrix） 每幅画面观察视野所含像素的项目。
显示矩阵（display matrix） 监视器上显示的图像素数目。为了保证显示图像的质量，显示矩阵一般等于或大于采集矩阵。通常为512×512或1024×1024。
象素与体素（pixel voxel）象素又称象元,细指组成图像矩阵中的基本单元。图像实际上包含有人体某一部位的一定厚度,我们将其代表一定厚度的三维空间的体积单元称为体素。可见,体素是一个三维的概念,像素是一个二维概念。像素实际上是体素在成像时的表现。像素的大小可由像素尺寸表征,如129μm×129μm
原始数据(raw data)  由探测器直接接受到的信号,这些信号经放大后再通过模/数转换所得到的数据成为原始数据。
显示数据（display data） 组成某层面图像的数据。也就是说，该层面个体素ct值得矩阵，在这一矩阵中的数据称显示数据。
重建(reconstruction)  用原始数据经计算而得到数据的过程被称之为重建。实际上重建的数学处理过程是一个相当复杂的数学过程。重建能力是计算机功能中一项重要指标,重建一般采用一专门的计算机—阵列处理器(array processor 简称ap)来完成,它受主控计算机的指挥。
采集时间(acquistion time)又称成像时间或扫描时间,系指获取一幅图像所花费的时间。
重建时间（reconstruction time）重建时间系指ap永远是数据重建成显示数据矩阵所需要的时间。重建时间与重建矩阵的大小有关，重建矩阵大所需的重建时间要长，同时又取决于ap的运算速度与内存容量的影响，ap的运算速度快重建时间短，内存容量大相对也能提高重建时间。
滤波函数又称重建算法  是指图像重建时所采用的一种数学计算程序。其运算方法有多种，如反投影法、分析法——傅里叶反演法、滤波反投影法、卷及投影法及二维傅里叶变换法等。不同的数字成像设备采用的计算程序也各不相同。前四种重建算法在ct 和mri中多选用，二维傅里叶变换（zdft）图像重建法为mri所特有。在实际应用中，因采用的算法不同，所得到的图像效果亦有很大差别。以ct为例，为了适应诊断的需要，在重建算法重大体分为三种，即高分辨率算法、标准算法和软组织算法。高分辨率算法实际是一种突出轮廓的算法，它在图像重建时扩大对比度，提高空间分辨率，但却要付出图像噪声增加为代价。软组织算法则是采用一种是图像边缘平滑、柔和的算法，图像的对比度下降，噪声减少，密度分辨率提高，软组织层次清晰。标准算法则不必附加平滑和突出轮廓的措施。
噪声（noise）从字面解释系指不同频率和不同强度的声音，无规律的组合在一起即成噪声。后来对噪声的应用扩大化，不同地方的应用，对其概念的解释亦不相同。在电路中，由电子的持续杂乱运动或冲击性的杂乱运动 而在电路中形成频率范围相当宽的杂波称作“噪声”。在x线数字成像中严格规定噪声定义为：影像上观察到的亮度水平中随机出现的波动。从本质上分析，噪声主要是统计学的而不是检测性的。
信噪比（snr或c/n） 信噪比是信号噪声比的简称。在实际的信号中一般都包含有两种成份，即有用信号和噪声，因噪声是无处不有的。用来表征有用信号强度同噪声强度之比的一个参数称为“信号噪声比”。这个参数值越大，噪声对信号的影响越小，信息传递质量越高。所以说信噪比是评价灵敏电子设备的一项技术指标。
灰阶（gray level）在影片或显示器所呈现的黑白图向上的各点表现出不同深度灰色。把白色与黑色之间分成若干级，称为“灰度等级”，表现的亮度（或灰度）信号的等级差别称为灰阶。为了适应人的视觉的最大等级范围，灰阶一般只有16个刻度，但其每一刻度内又有4级连续变化的灰度，故共有64个连续的不同灰度的过度等级。
比特(bit)  比特是信息量的单位，使用一些基本符号来表示信息，这种符号称“码元”或“位”。在二进制中，一位码元所包含的信息量称为1比特。
伪影：（artifact） 细指在成像过程中产生的错误图像特征。
亮度响应（brightmess respond） 换能器能把光能转换为电源，这种亮度——电流转换功能称为换能器亮度响应。
动态范围（dynamic range）对光电转换器而言，亮度响应并非从0水平开始，也不会持续至无限大的亮度。其响应的有用的最大与最小亮度值之比即为动态范围。若d表示动态范围，b表示亮度响应，d=bmax/bmin。例如，氧化铅光导摄像管的d直大致为1000。
观察视野（field  of  view 简称fov）拟进行扫描的某检查容积的选定区域。
局部体积效应（partial volume effect） 亦称部分体积效应。即在同体象素中存在有不同衰减系数的物质时，对这些衰减系数的平均。
窗宽（window width）  表示所显示信号强度值的范围。
窗位（window level）  又称窗水平。是图像显示过程中代表图像灰阶的中心位置。
窗宽技术（window technologr