Fundamentos y Procesamiento de la Imagen Digital: Conceptos Clave y Aplicaciones en Radiología

Conceptos Fundamentales de la Imagen Digital

Rango Dinámico

Es la relación entre el valor máximo y el valor mínimo representados en el sistema.

• Analógico: Limitado.
• Digital: Ilimitado, con alto y ancho rango.

Características de la Imagen Analógica

• Mayor facilidad de percepción.
• Menor precisión.
• Rango continuo y limitado.
• Se degrada la información.
• Menor capacidad de almacenamiento.

Características de la Imagen Digital

• Menor facilidad de percepción.
• Mayor precisión.
• Rango discreto e ilimitado.
• No se degrada la información.
• Mayor capacidad de almacenamiento.

Tamaño de la Imagen

Se calcula mediante la fórmula: Filas x Columnas x Rango Dinámico.

Subsistemas de la Imagen

Subsistema de Captura

Es el proceso de digitalización mediante sensores para captar la información (colores, intensidad lumínica) y convertirla en señales eléctricas procesables por un ordenador.

Subsistema de Procesado

Sistema informático diseñado para tratar y manipular la información. Sus características clave son la capacidad y la velocidad.

Subsistema de Representación

Todo sistema capaz de representar de manera comprensible la información. Sus características principales son la resolución y el número de Bits por píxel.

Fenómenos y Dispositivos de Captura

Efecto Tablero de Ajedrez (Pixelación)

Este efecto ocurre al reducir el número de píxeles de una imagen, lo que provoca una pérdida de resolución. Consecuentemente, el tamaño de los píxeles individuales se hace más grande (ejemplo: 32x32).

Dispositivo de Acoplamiento de Carga (CCD)

Captura la intensidad lumínica que entra por la lente. Esta información es recibida y procesada por la memoria hasta reproducir la imagen final.

Técnicas de Procesamiento de Imagen Digital

1. Operaciones Estadísticas

Incluyen:

• Histograma: Representación de la frecuencia de valores.
• Restauración: Operación de mejora de la imagen. Se eliminan los valores extremos que están aleatoriamente dispersos.
• Mejora: Permite acentuar la imagen una vez capturada.
• Segmentación: Separación de los tejidos en sus distintos componentes.

Ecualización

Separar los grises de una imagen para que el objeto resalte del fondo.

Umbralización (Thresholding)

Nivel desde el cual se observan los datos. Operación estadística que comienza a separar los valores hacia el blanco y el negro a partir de un nivel (ejemplo: nivel 50 hacia abajo).

2. Operaciones sobre una Imagen

Compresión

Reducir informáticamente el tamaño de la imagen.

• Reversible: Si se disminuye, luego vuelve a su posición de origen.
• Irreversible: Ejemplo: JPEG (formato irreversible).

Codificación

Protección de acceso informático.

3. Operaciones sobre Dos Imágenes

(Definición no especificada en el texto original)

4. Operaciones Geométricas

Zoom y Unzoom

La técnica habitual para realizar el Unzoom es eliminar un píxel de cada dos, resultando en una imagen más pequeña.

Zoom Interpolado

Se crean píxeles artificiales para obtener una imagen más grande, pero los píxeles originales no aumentan de tamaño. Los nuevos píxeles se crean a partir de los valores de los píxeles circundantes (arriba, abajo, derecha, izquierda). Nota: Su uso no es recomendado en aplicaciones médicas.

Sistemas de Imagenología Médica

Rayos X

Fotón con energías y rango determinados.

Fluoroscopia

Necesita de un tubo de Rayos X y un paciente donde incidan los rayos. Se caracteriza por una intensidad y radiación bajas.

Tubo Intensificador de Imagen

Dispositivo clave en fluoroscopia, compuesto por:

• Ánodo: Emite luz visible y contiene un elemento fosforescente de salida.
• Fotocátodo: Emite electrones y contiene un elemento fosforescente de entrada que, al recibir Rayos X, emite luz.
• Lente Electroestática.

Ganancia de Flujo

Fórmula: Nº fotones de salida / Nº fotones de entrada

Ganancia de Brillo

Fórmula: Ganancia de Flujo x Ganancia de Reducción