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医学图像的 有损压缩 以及可接受的 压缩比

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医学影像的数字化使得CT、MR、PET等医学影像能够很好地在计算机中存储，但是随着影像质量提高和数量的增加，储存医学影像需要消耗的存储资源也在不断增加，其速度甚至超过前者。因此，医学影像压缩也在被研究和利用， 图像存档与通讯供应商也提供不同的图像压缩方法，这些方法可以被分为两大类无损（reversible, lossless）压缩和有损（irreversible, lossy）压缩方法。无损压缩通常将图像逐位保存，在使用时不需任何顾虑，在解压缩之后可以直接使用的。有损压缩并不能精确地保存像素值信息，也不能复原回原先的像素值信息。由于有损压缩的不可逆性，压缩前后明显差异的医学影像是不值得保存和利用的。因此，在医学影像分析中，有损压缩更值得关注。

在医学应用中，制造无感知差异（视觉有损）和无诊断差异（诊断有损）的医学影像是可能的。根据图像中的信息量和诊断任务，特定算法可以安全使用的压缩程度取决于许多不同的因素，包括诊断目的、身体部位和疾病。例如，脑部CT所能承受的不可逆压缩比x光片(如乳房的CR图像)要小得多，后者可以以惊人的高比率压缩，而不会产生视觉上可识别的差异或影响诊断性能。

许多关于医学上可接受的压缩比的研究已经发表。通过比较压缩图像和原始图像的诊断性能(准确性)，研究了确定最佳压缩比的客观方法。也可以客观地测试人类观察者检测压缩图像和原始图像之间差异的能力，或者可以确定他们对质量的主观偏好或意见。还有一些软件工具可以根据模拟人类的数学模型来确定“可注意的差异”(JND)值。下表是欧洲放射学会（European Society of Radiology, ESR）发表的医学上可接受的压缩比。论文推荐使用术语诊断可接受的不可压缩（diagnostically acceptable irreversible compression, DAIC）。
医学图像的 有损压缩 以及可接受的 压缩比_第1张图片
医学影像通常保存在DICOM格式文件中，DICOM包括影像数据和非影像数据（头文件）。DICOM目前有三个标准支持静态图像有损压缩：

  • JPEG和JPEG-lossless。标准为 ISO/ICE 10918-1
  • JPEG-LS。标准为 ISO/ICE 14495-1
  • JPEG 2000。标准为 ISO/ICE 15444-1

DICOM目前有两个标准支持动态图像有损压缩：

  • MPEG2。 标准为 ISO/IEC 13818-12
  • MPEG-4 AVC/H.264。 标准为 ISO/IEC 14496-10

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