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放射医学影像质量检测评价研究

[摘要]探讨评价放射医学影像质量检测的客观、科学方法,以期更好地应用于

临床诊断。放射医学影像专业领域的重要问题,是对传统的主观主观评价、客观

评价和新的拉普拉斯评价方法进行分析比较,说明拉普拉斯检测评价兼具以两者

优点,是比较客观、科学和有效的放射医学影像质量检测评价方法。

[关键词]放射医学影像;质量检测评价;拉普拉斯评价

X线医学放射成像,一直是常规的内、外科检查诊断的主要手段,伴随计算机

和电子技术的快速发展,包括计算机放射成像系统(CR)和数字放射成像系统(DR)

数字X光线摄影替代胶片成像的屏——胶系统成为X线医学放射成像的主要技

术手段,如何评价放射影像像的质量,建立客观、科学的放射医学影像质量检测评

价方法,以期更好地应用于临床诊断,是放射医学影像专业领域的重要问题,本文

将为此展开探讨。

1材料与方法

选择乳腺肿瘤影像及掌指骨影像分别用主观评价法、方差、信息熵及拉普拉

斯(8邻域微分)算子和方法分别进行计算。然后将结果进行比较、评价。采用的

各种评价方法如下:

1.1主观评价法:影像的观察者依据规定的评价尺度或自身经验对影像作质

量判断,给出质量分数,之后对所有参与者给出的分数进行加权平均,所得结果为

影像的主观质量评价。

表1为主观质量评分表,它含绝对性尺度和相对性尺度,绝对尺度是对影像给

出绝对的质量评分,相对尺度是确定某影像在一批相比较的影像中的相对质量评

分。评价流程是用原始标准影像建立起质量等级标准,而后由观察者观看被评价

影像,与标准影像作质量等级比较,得出被评价影像的等级,最后对观察者的打分

进行统一平均。

主观评价能较好地反映影像的直观质量,但没能用数学模型进行描述,此外易

受观察者的知识背景、情绪和动机等因素影响,且费时费力,无法满足工程性的检

测评价要求。

1.2客观评价法:主要的客观评价方法有信息熵、方差法、平均梯度法等,其

分别通过计算影像的信息熵、方差、和平均梯度的数值来评价影像的质量。列举

如下:

1.2.1信息熵:据香农信息论原理,一幅用8bit表示的影像的熵可表示为:

H(x)=-ΣLi=0Pilog2Pi

式中,L=255为影像的最大灰度等级,Pi为影像像素灰度值,i为出现的概率,

信息熵有如下特点:①当像素在各个灰度级均匀分布,即各个灰度级所出现的频率

均等时,Pi=1/L,则熵H(X)具有最大值log(L)。这时影像的信息量最丰富,灰度分

布最均匀,层次最多。②影像中灰度级减少时,熵H(X)也减少。当影像中的所有像

素只有某一灰度级,而没有其它灰度级时,熵H(X)具有最小值0。这时影像无信息。

1.2.2方差:方差反映了影像整体灰度分布的统计量,方差越大,对比度越大;方

差越小,对比度越小,其数学表达式为:

σ2=1M×NΣM-1i=0ΣN-1j=0(f(i,j)-μ2



其中,M和N是影像的行、列数,f(i,j)是像点(i,j)处的灰度值,μ为整幅影像的

灰度平均值。

1.2.3拉普拉斯评价方法:拉普拉斯(8邻域微分)算子和方法是一种新的影像

质量评价方法,它通过计算统计影像边缘的灰度变化情况来评价影像质量——即

灰度变化越剧烈,边缘越清晰,影像也越清晰。

方法如下:①利用设计新边缘提取算法求出影像边缘。②把影像边缘的每一

个像素在3*3领域内采用拉普拉斯梯度算子,得到8邻域微分值的统计值,其次为

便于不同大小影像的对比,对第二步计算的结果按影像的大小进行规格化。具体

算法如下:

P=Σ(M-1)*(N-1)i=1Σ8j=1df/dx(M-1)*(N-1)

上式中,M和N为影像的行数和列数,df为灰度变化幅值,dx为像素间的距离

增量。公式可描述为:逐个对影像中的每点取8邻域点与之相减,求8个差值的加

权和,再将所有点所得值相加除以像素总个数。

2结果

三种评价方法的比较结果见表2。

表2主观评价、客观评价和拉普拉斯评价比较表

影像

乳腺肿瘤手骨

评价方法Ma-1Ma-2Hand-1Hand-2Hand-3

主观评价(同类影像比较)优差优良差