Smoothing filters in synthetic cerebral magnetic resonance images: A comparative study
Resumen
This paper presents the evaluation of two computational
techniques for smoothing noise that might be present
in synthetic images or numerical phantoms of magnetic
resonance (MRI). The images that will serve as the databases
(DB) during the course of this evaluation are available
freely on the Internet and are reported in specialized
literature as synthetic images called BrainWeb. The
images that belong to this DB were contaminated with
Rician noise, this being the most frequent type of noise
in real MRI images. Also, the techniques that are usually
considered to minimize the impact of Rician noise on the
quality of BrainWeb images are matched with the Gaussian
filter (GF) and an anisotropic diffusion filter, based on
the gradient of the image (GADF). Each of these filters has
2 parameters that control their operation and, therefore,
undergo a rigorous tuning process to identify the optimal
values that guarantee the best performance of both the
GF and the GADF. The peak of the signal-to-noise ratio
(PSNR) and the computation time are considered as key
elements to analyze the behavior of each of the filtering
techniques applied. The results indicate that: a) both filters
generate PSNR values comparable to each other. b)
The GF requires a significantly shorter computation time
to soften the Rician noise present in the considered DB. Este artículo presenta la evaluación de dos técnicas computacionales
para el suavizado de ruido, que puede estar
presente en imágenes sintéticas o phantoms numéricos de
resonancia magnética (MRI). Las imágenes que servirán
como bases de datos (DB) para el desarrollo de la mencionada
evaluación están disponibles, de manera libre, en
la Internet y se reportan, en la literatura especializada,
como imágenes sintéticas denominadas BrainWeb. Las
imágenes pertenecientes a esta DB fueron contaminadas
con ruido Riciano debido a que este es el tipo de ruido
más frecuente en imágenes de MRI reales. Por otra parte,
las técnicas consideradas para minimizar el impacto de
este ruido, en la calidad de las imágenes de la BrainWeb,
se hacen coincidir con el filtro Gausiano (GF) y un filtro de
difusión anisotrópica, basado en el gradiente de la imagen
(GADF). Cada uno de estos filtros posee 2 parámetros que
controlan su funcionamiento y, por ende, deben someterse
a un proceso de entonación riguroso para identificar
los valores óptimos que garanticen el mejor desempeño
tanto del GF como del GADF. El pico de la relación señal
a ruido (PSNR) y el tiempo de cómputo son considerados
como elementos clave para analizar el comportamiento
de cada una de las técnicas de filtrado aplicadas. Los resultados
indican que: a) Ambos filtros generan valores de
PSNR comparables entre sí. b) El GF requiere de un tiempo
de cómputo, significativamente, menor para suavizar el
ruido Riciano presente en la DB considerada.