Морфология первичной обработки видеокадров
В классическом варианте изображение оптического поля кадра УЗИ или ТРУЗИ дискретизируются по пространственным координатам x и y с интервалом дискретизации ∆ хэ и ∆уэ, а по времени - в зависимости от темпов поступания кадров (последовательности изображений), если обработка происходит в динамике (квазиреальном масштабе времени) [20].
Яркость и цвет каждого элемента ∆хэ∙∆уэ квантуется с требуемым разрешением ∆ и э (или ∆ иэ(4’) [16, 17]. Таким образом, в оперативную память оборудования, представляющего информационноизмерительную систему (ИИС), поступает последовательность чисел. Каждый элемент такой матрицы - это измерение яркости и цвета (если изображение цветное) соответствующей точки (пикселя) в каждом отдельно взятом кадре (отдельном конкретном изображении ПЖ).Если использовать прямоугольную систему координат для двумерного изображения (по x и y), то каждому элементу наблюдаемого дискретного изображения LbПЖ будет поставлена в соответствие яркость или цвет I (i, j, n), где i, j - индексы элементов изображения по осям X и Y, n - номер кадра (конкретного изображения ПЖ пациента или ее n-го сечения в случае ТРУЗИ) [5, 23, 35].
Наблюдаемое конкретное изображение простаты как сцена включает в себя как изображение искомого объекта и его долей (зон), так и фоновые образования, имеющихся в кадре вследствие захвата датчиком второстепенных, фоновых тканей промежности, мочевого пузыря, уретры, прямой кишки и т.д., то есть предполагается наличие сложного и неоднородного по пространству фоновой части изображения, которая не только окружает искомый объект, но может перекрывать и растушевывать его. Кроме того, в состав оцифрованного изображения, каждого
его элемента (пикселя) входят: шум квантования и шум, порождаемый особенностью работы самого датчика УЗИ.
В общем случае, основной целью анализа изображений в результате УЗИ- мониторинга является извлечение содержащейся в кадре или в последовательности кадров полезной и значащей информации [21]. Критерии значимости (веса) данных, полученных в результате обработки и анализа изображений, определяются целевой функцией рассматриваемой системы, формирующей данные для поддержки принятия решения, предусмотренных для программно заложенных действий [70]. В виде морфологии анализа и обработки видеокадра - это показано на рисунке 2. 2.
На систему (рисунок 2.2) накладываются ограничения второго рода (первого рода накладывает внешняя среда): на аппаратно-программные ресурсы [70] и время принятия решения, что учитывается при обосновании и выборе решающих правил (критериев).
Процесс, реализуемый структурой, а, соответственно, и первичной обработкой, включает этапы:
1. Полученные изображения (кадры) ПЖ с УЗИ, и их автоматизированное преобразование в цифровую форму в пространственно-яркостном формате, где кадры представляются в виде сцены;
2. Цифровая фильтрация в диапазоне пространственных частот, повышающих контурные разрешения в области переднего плана анализируемой сцены;
3. Преобразование видеокадра в форму, удобную для выполнения последующих числовых процедур по получению от переднего плана сцены полезной информации. Сюда входят:
- линейное масштабирование кадра непрямоугольной формы в стандартный вид, удобный для последующего анализа;
- формирование числовой гистограммы кадра в линейно-полярном масштабе.
4. Подготовка числовой информации для выполнения процедур первичной обработки:
- выделение переднего плана в видеокадре, сегментирование, переднего плана;
- вычитание фона как вспомогательной операции.
5. Решение ситуационной, диагностической и идентификационной задачи, распознавание заболевания (или здорового) текущего состояния органа и его развития во времени - прерогатива подсистемы вторичной обработки (глава 3).
Рисунок 2.2 - Морфология обработки и анализа кадра УЗИ
Способность системы реализовать процессы обработки, анализа и идентификации изображений (схем) и их последовательностей в заданном интервале времени (t, Δt) может быть представлена как: 
Каждую из задач можно представить в виде:
где rи s- соответственно спектрально-энергетические и пространственные признаки состояния предстательной железы (текущей ситуации в момент исследования), γ - экспертный показатель, считывающий особенность зрительного восприятия врачом-исследователем как органа в целом, так и его отдельных долей (фрагментов).
Выделение переднего (главного) плана [31, 41, 70], решается как задача о решении принадлежности элементов (пикселей) к главному, по заданию пользователя, плану, участку кадра, где расположены доли ПЖ. Пусть на изображении (на кадре УЗИ) часть кадра (сцены) является фоном B(t), искажённым аддитивным шумом n(t), и имеется объект некоторый формы, в общем с отличной от фона яркостью и имеющим в соответствии с этим определяемые по яркости переходов границы. Если в (i, j,ц