Procesamiento de imágenes 3D con MATLAB

Importación y visualización de imágenes

Los datos de imágenes 3D pueden proceder de diversos dispositivos y tener distintos formatos de archivo. Para importar y visualizar imágenes 3D de forma efectiva, es importante tener acceso a los datos y metadatos subyacentes a las imágenes.

Es posible visualizar imágenes 3D mediante diferentes métodos en función de los detalles que se desee observar. En algunas aplicaciones, puede que interese visualizar los datos 3D como la representación de un volumen.

En otras aplicaciones, es posible que se quieran ver los datos 3D como planos 2D dentro de un sistema de coordenadas tridimensional.

Filtrado y mejora de imágenes

Las imágenes 3D a menudo contienen ruido indeseado que oculta o desenfatiza las características de los volúmenes en los que se está interesado. La aplicación de filtros de imagen, la normalización del contraste de imágenes o la realización de operaciones morfológicas son técnicas habituales para eliminar el ruido de las imágenes 3D.

Registro de imágenes

Cuando se trabaja con conjuntos de datos de imágenes 3D, las imágenes se suelen capturar mediante distintos dispositivos, o mientras el dispositivo está en movimiento, lo cual puede provocar una desalineación por rotación o diferencias de inclinación y escala. Esta desalineación se puede eliminar o reducir mediante técnicas de registro de imágenes y transformaciones geométricas 3D.

Segmentación de imágenes

Cuando se analiza un volumen o una imagen 3D, resulta útil aislar ciertas regiones para realizar cálculos únicamente en el área de interés. Por ejemplo, si desea calcular el volumen de una botella dentro de una caja, puede utilizar la segmentación de imágenes para dividir la imagen 3D entre la botella y el resto de estructuras de la caja.

Importación de datos de imágenes 3D

Con MATLAB es posible utilizar apps interactivas o funciones integradas para importar los datos de imágenes 3D de diversos formatos de archivo, tales como TIFF, DICOM o NIfTI.

Visualización de datos de volúmenes

MATLAB permite visualizar y explorar datos de imágenes 3D etiquetados o sin etiquetar.

Registro de imágenes 3D de diferentes modalidades

MATLAB admite imágenes de diversas modalidades y proporciona flujos de trabajo integrados de registro de imágenes para incorporarlas.

Operaciones de filtrado y mejora de imágenes

Con MATLAB, es posible reducir el ruido o mejorar las imágenes mediante diversas técnicas de filtrado de imágenes, tales como filtrado gaussiano, filtrado de cajas o morfología de imágenes.

Segmentación de componentes de datos 3D

MATLAB proporciona apps interactivas y funciones integradas que ayudan a automatizar las rutinas de segmentación de imágenes 3D.

En este ejemplo se muestra cómo realizar una segmentación 3D mediante contornos activos (serpientes o "snakes"). Las secciones 2D del volumen se segmentan de forma interactiva mediante la app Image Segmenter a fin de crear un punto de partida para el algoritmo de contorno activo.

Procesamiento de imágenes 3D mediante deep learning

Un enfoque de deep learning al procesamiento de imágenes 3D puede implicar el uso de redes neuronales convolucionales y segmentación semántica para aprender, detectar y etiquetar automáticamente las características relevantes en las imágenes 3D.

En este ejemplo se muestra cómo usar MATLAB para entrenar una red U-Net 3D y llevar a cabo la segmentación semántica de tumores cerebrales en imágenes 3D.