Síntese da Imagem Digital em Radiologia

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Radiologia Digital e Qualidade da Imagem
Aula 2: Síntese da imagem digital
Apresentação
Nesta aula, você irá compreender de que forma a imagem digital é formada e quais são as in�uências do método de
quantização e do sistema operacional. Preste atenção a todo o conteúdo e, ao �nal, não deixe de realizar os exercícios e
nem de seguir as dicas do Explore +. Bons estudos!
Objetivos
Examinar a formação da imagem e o processo de digitalização;
Analisar a principal estrutura da imagem digitalizada;
Identi�car o ruído intrínseco nas imagens digitalizadas.
A imagem digital
A aplicação dos computadores, principalmente na medicina diagnóstica, se mantém em crescente aumento. A primeira
utilização foi associada aos exames realizados na tomogra�a computadorizada (TC), posteriormente, foi inserida às imagens
de ressonância magnética (RM) e ultrassonogra�a. Os computadores podem controlar a geração de radiação, os painéis de
comando, a execução de �uoroscopias e radiogra�as digitais.
 Tecnologia na medicina - Fonte: Pixabay. Por PublicDomainPictures.
O uso do computador na imagem digital é composto por duas partes
principais e muito distintas: o hardware e o software, e cada um
possui vários componentes.
O hardware é o todo visível do computador, como porcas, parafusos e chips, que juntos formam a unidade de processamento
central (CPU), e ainda conta com os dispositivos periféricos de entrada e saída de dados. O software é o dispositivo invisível aos
olhos; são os programas computacionais responsáveis por direcionar aos hardwares o que deve ser executado, como
armazenamento ou manipulação dos dados.
Hardware
 Hardware - Fonte: Pixabay. Por: blickpixel.
São categorizados, genericamente, pelas funções que exercem. Operações como processamento dos dados de entrada e de
saída, memória, armazenagem e comunicação. Teclado, dispositivos apontadores e dispositivos de fontes de entrada de dados
compõem hardwares de entrada. O mouse, por exemplo, é um dispositivo apontador, tendo como variação o trackball e o
joystick.
Os sistemas fontes de entrada de dados são os scanners, sistemas de imagem, dispositivos de som e de vídeo, câmeras etc.
Eles permitem que dados externos ao computador sejam inseridos no dispositivo.
Tipos de processamento
Nos grandes sistemas computacionais, o hardware de processamento principal é o que compõe a estrutura central da CPU. Já
nos microcomputadores, esses são denominados de microprocessadores e, apesar da distinção de tamanho, exercem a
mesma função.
O processador do sistema manda a informação a ser executada pelo
software através de conectores elétricos, chamados bus. Assim, o software
direciona a função escolhida para o hardware responsável por executá-la. A
velocidade desses processamentos é determinada por um sistema interno
de relógio, portanto, quanto mais veloz o relógio, mais veloz o sistema.
O UAL, unidade aritmética/lógica que compõe a CPU juntamente com uma unidade de controle, realiza os cálculos
matemáticos aritméticos ou lógicos, armazenando temporariamente os resultados que, posteriormente, serão transferidos
para a memória do computador. A velocidade desses cálculos é, também, controlada pelo sistema interno de relógio.
 Componentes de um hardware
 Clique no botão acima.
Memória
Esta possui função diferenciada da do armazenamento. Enquanto a memória é mais ativa, o armazenamento trata de
arquivos mais intrínsecos ao sistema. A memória pode ser chamada de armazenamento primário, memória interna ou
memória de acesso randômico (RAM), que são os arquivos armazenados que permitem o acesso de qualquer lugar
aleatório à memória principal.
É importante saber que o conteúdo salvo na memória RAM é temporário e sua capacidade é variável de acordo com o
computador.
Há, também, uma memória apenas de leitura (ROM), que não pode ser escrita ou apagada, local onde �cam
armazenadas informações fornecidas pelo fabricante, as chamadas �rmware.
O ROM são chips que contêm instruções, uma especi�cando ao processador as funções básicas quando iniciado, e
outra auxiliando o processador na hora de transferir informações para o monitor, a impressora ou qualquer outro
dispositivo periférico.
A placa do sistema, chamada de placa-mãe, é o circuito principal para o funcionamento do sistema. Formado por um
microprocessador, um chip coprocessador, memórias e dispositivos de expansão com os respectivos endereços de
armazenamento.
Normalmente, uma memória externa é usada, uma secundária, onde �cam armazenados os arquivos que não estão
em uso. Quando desejado, o arquivo é recuperado e transferido para a memória principal do computador.
No sistema computacional, cada arquivo é nomeado de acordo com o conjunto que foi processado, sendo esse nome
único e correlacionado com os já existentes. Os arquivos de programas são os mais utilizados e possuem
informações do software, como os de dados, imagens digitais, áudios etc.
Armazenamento
Para a compreensão ideal do que é o hardware de armazenamento, é preciso entender os termos técnicos utilizados
para mensurar a capacidade de arquivo de memória.
Bit e bytes
O termo bit descreve a menor unidade medida em dígito binário, 0 ou 1. Quando combinados em conjuntos de oito
dígitos, são denominados de byte e representam caracteres, dígitos ou algum outro valor no sistema.
Ao agrupar 1.024 bytes teremos representado um quilobyte (KB). O megabyte (MB) é o conjunto de um milhão de bytes
e são utilizados para determinar a capacidade de armazenagem dos microcomputadores. Quando agrupados uma
quantidade aproximada de um bilhão de bytes, passamos a ter um gigabyte (GB), utilizado para medir a capacidade do
disco rígido de um computador e a memória principal de um grande computador. Temos ainda o terabyte (TB) que é o
conjunto de um trilhão de bytes.
Dispositivos secundários
Existem, também, dispositivos secundários para armazenamento, como a �ta magnética, o disquete, o disco rígido e o
pen drive. A �ta magnética, antigamente, era utilizada para armazenamento de grandes sistemas computacionais.
Atualmente, exerce a função de memória de arquivos para cópia de segurança e arquivamento histórico, como
imagens de pacientes.
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O disquete, ou disco �exível, foi substituído por um disco compacto (CD), porém exercendo as mesmas funções de
armazenagem e/ou transferência dos dados mais utilizados. Os discos rígidos são discos �nos de metal,
completamente cobertos de materiais graváveis, que podem ser magnetizados. Nos microcomputadores, são,
normalmente, embutidos, não permitindo a remoção.
Quando comparamos os dispositivos rígidos com os removíveis, temos que os discos rígidos têm maior presteza e
habilidade que os discos removíveis.
Os discos rígidos de microcomputadores armazenam até um TB e são, comumente, utilizados nos procedimentos do
setor de imagens radiológicas. O avanço tecnológico das formas de armazenamento para os grandes computadores
está admitindo aos usuários, por meio de categorizações, acessar grandes bancos de dados de informações.
Dados de saída
Os hardwares de saída de dados objetivam a transferência das informações do computador em dados possíveis de
interpretação. Monitores e impressoras representam os dispositivos de saída mais comuns, mas existem outros,
como plotters, dispositivos multifuncionais e caixas de som.
Os dispositivos de saída mais utilizados são os monitores ou as telas para visualização. Por exemplo, os displays de
cristal líquido (LCD), que são painéis chatos, delgados e leves, formados por duas placas de vidro interpostas por um
elemento, que pode sofrer ativação de maneiras diversas.
O tubo de raios catódicos (CRT) é um tubo a vácuo que pode ser utilizado em conjunto com uma tela de visualização
de computador ou com um terminal de vídeo. Desta forma, também, representa um dispositivo de saída. Esses
dispositivos quando comparados em caráter de consumo de energia, temos que as telas planas consomem menos do
que os tubos de raios catódicos,o que contribuiu ativamente para a substituição total desses últimos.
Os dispositivos de entrada ou saída são terminais que utilizam um teclado como entrada e um monitor como saída de
dados, e não conseguem realizar nenhum processamento sem terem um comando prévio. Podem ser terminais
inteligentes ou estúpidos. O setor de imagens radiológicas usa um terminal inteligente, que tem a habilidade de
processamento embutida juntamente com a memória RAM, mas não possui capacidade de armazenamento própria.
Impressoras
Temos como dados de saída as impressoras, que realizam cópias duras ou rígidas de caracteres, símbolos ou
grá�cos. Sendo classi�cadas de acordo com a forma de mecanismo de contato da impressão, como impressoras de
impacto e não impacto.
As impressoras de impacto são aquelas que têm contato direto com o papel e vem sendo substituídas por
impressoras de não impacto, as que operam a laser ou a jato de tinta. Na impressora a laser, as imagens são formadas
pelo conjunto de pontos do tambor, tratadas por uma substância semelhante à tinta, o toner, e, posteriormente,
transferidas para o papel.
Podem imprimir até 32 páginas por minuto quando usada em um microcomputador e mais de 120 páginas por minuto
em um computador de grande porte. Tem o sistema de operação similar ao de uma fotocopiadora, com chips ROM e
de memória RAM embutidos para armazenamento dos dados de saída.
O sistema de formação de imagens da impressora jato de tinta acontece também através de pequenos pontos, nos
quais as gotas de tinta são pulverizadas sobre a página. Normalmente, são menos custosas e possuem armações
mais discretas. Tem como ponto negativo a quantidade de página por minuto reduzida, 20 páginas contendo apenas
textos preto e 10 com imagens coloridas.
Existem outros dispositivos especializados de saída com aplicabilidades de�nidas, como os plotters, usados para criar
desenhos arquitetônicos e mapas. Temos, também, dispositivos de múltiplas especializações, mas com capacidade
variada através de uma unidade única, como uma máquina de escaneamento, uma copiadora ou um equipamento de
fax.
Comunicação ou telecomunicação
 Raio X - Fonte: Pixabay - Por: AlarconAudiovisual.
É a transferência dos dados de um sistema emissor para um receptor a uma determinada distância. A própria técnica de
telerradiologia é um exemplo dessa transferência, envolvendo a transmutação das imagens médicas e dos dados do paciente
para sítios remotos.
Esse deslocamento pode ocorrer através de meios físicos, tais como �os, cabos ou até mesmo por meio de “nuvens”, ou
seja, sem �o. Existem linhas de troca que são análogas, em virtude disso, o computador precisa ter um modulador com o
intuito de converter os dados digitais em analógicos, e um que faça a conversão inversa, informação analógica em digital. Para
a transmutação correta dos dados, o computador precisa ter um software de comunicação associado ao modem de
transferência.
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A velocidade em que esses dados são convertidos e transmitidos é medida em bits por segundo (bps) ou em quilobits por
segundo (kbps). O avanço da tecnologia permite o desenvolvimento dos dispositivos de comunicação, tornando-os cada vez
mais ágeis e práticos em suas ações.
Exemplo
Provedores de cabos ofertam transmissões mil vezes mais rápido do que linhas básicas de telefone.
As inovações na telerradiologia estão modi�cando a forma como designamos os recursos para melhorar a presteza na
interpretação, o encaminhamento dos relatórios e a ordenação das representações de dados dos pacientes.
Software
https://estacio.webaula.com.br/cursos/go0340/aula2.html
 Software de programação - Fonte: Pixabay. Por James Osborne.
Tudo que listamos até agora corresponde ao hardware, que são os dispositivos �xos e visíveis do sistema. Mas eles constituem
apenas metade do computador, sendo a outra parte integrada ao software.
O sistema computacional concebe aceitar e relatar caracteres
alfanuméricos decimais, mas não permite o funcionamento no sistema. O
termo dígito é oriundo do latim e signi�ca “dedo”, tornando clara a origem
do sistema e a quantidade de somente 10 dígitos, de 0 a 9.
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Outros sistemas numéricos foram elaborados utilizando sequências de números de base, por exemplo: sistema duodecimal,
com 12 elementos usados para discriminar os meses do ano e as horas do dia e da noite. No entanto, mesmo com todo o
avanço, os computadores permanecem operando com o sistema mais básico e elementar de todos, o sistema binário, apenas
com os algoritmos 0 e 1.
Sistema numérico binário
O sistema outorga apenas o uso de dois dígitos, 0 ou 1. O computador reconhece as diversas operações e as converte em
valores decimais, letras ou funções matemáticas.
Apesar dos números binários serem convertidos predominantemente em longas e extensas sentenças, o sistema
computacional os reconhece de forma individual e realiza os ajustes, adequando-os às diretrizes corretas dos circuitos do
computador.
No sistema numérico binário, o algoritmo 0 representa o número 0, e o 1 representa o 1, sendo apenas essas as semelhanças
diretas com o sistema decimal. As sequências terminam em 1, pois são oriundas de 2°. Vale ressaltar que, é igual a 1 qualquer
algoritmo elevado a 0, como 1° é igual a 1, ou 2° igual a 1.
Para expressar o algoritmo decimal 2 em notação binária, por exemplo, é igual a 2¹ + 0, ou seja, 10. O decimal 3 é expresso por
2¹ + 2°, sendo 2° igual a 1, temos 11 na forma binária. Assim como temos ciência das notações cientí�cas na potência de 10,
precisamos ter compreensão das notações com potência de 2.
Na imagenologia, usamos as notações binárias para especi�car o tamanho da imagem, a faixa de contraste especí�co do tom
de cinza e a e�ciência em armazenamento de dados da representação digital.
A imagem digitalizada é formada por elementos discretos e pequenos, os pixels, que, quando organizados em grupos, originam
uma matriz. Para representar o tamanho das ilustrações digitais, usamos os códigos binários, que genericamente medem 256
x 256 (2 ) a 1.024 x 1.024 (2 ), para as imagens tomográ�cas e de ressonância magnética.
Temos, também, matrizes de tamanhos 2.048 x 2.048 (2 ) e 4.096 x 4.096 (2 ), que são utilizadas nos diagnósticos médicos
por meio de radiogra�as digitais.
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Programas de computador
É formado pela sucessão de instruções elaboradas por um pro�ssional programador de software, chamado de programa de
computador. Pode ser dividido em duas categorias: softwares de sistema e softwares de aplicação.
Os softwares de sistema compreendem os programas que facilitam, para os usuários que utilizam o computador, o máximo
proveito do equipamento. Os softwares de aplicação se apresentam em linguagens técnicas de alto nível, desenvolvidas para
exercerem as funções do usuário, por exemplo, programas de aplicações.
 Softwares de sistema e linguagem de programação
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Softwares de sistema
É o chamado, popularmente, de sistema operacional, sendo o programa pertinente ao hardware. Compreende a
sequência de instruções que visam adequar a organização do curso de bases informativas através do computador,
pretendendo a elucidação de adversidades próprias. Assim, pode tornar os recursos computacionais acessíveis aos
programas de aplicação.
Comandos básicos, como a autorização para iniciar um sistema ou o armazenamento de informações, são inerentes
aos sistemas operacionais. Os mais populares são o Windows e o Linux. Esses sistemas são desenvolvidos pelos
próprios fabricantes do computador e acondicionado no interior da CPU.
Como os computadores compreendem, basicamente, conjuntos de 0 e 1, existem softwares responsáveis por torná-
los legíveis, são os programas interpretadores ou compiladores.
Esses softwares traduzem os algoritmos operacionais de alto nível em linguagem mais adequada diretamente na CPU,
e mais compreensível ao usuário. Isso acontece porque a interatividade dos programas compiladores — que tornam os
sistemas maisfáceis, acessíveis e leves — permite que a informações sejam processadas com maior rapidez.
Software de aplicação
São os programas operacionais desenvolvidos pelo fabricante do computador e do software. É o programa que
permite ao usuário a impressão de documentos, formulários, avaliações e, ainda, a reformatação da imagem obtida
pela transmissão de raios X.
São escritos em linguagem de alto nível e, posteriormente, traduzidos pelos compiladores em um programa de
linguagem adequado, que será executado seguidamente pelo computador.
Linguagem de computação
As linguagens de alto nível computacional são as responsáveis por permitir que o usuário desenvolva um texto
utilizando palavras, símbolos e números que se aproximam da linguagem comum, ao invés de textos em códigos
binários.
Esta acessibilidade viabiliza que as instruções dadas pelo utilitário sejam compreendidas pelo sistema de software e
executadas pelos hardwares operacionais do computador. Temos linguagens de computação com funções
determinadas e aplicações especí�cas, como processamento de dados numéricos, manipulação de imagens e
programas voltados para o público infantil ou para a inteligência militar.
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Atividade
1. A memória sistémica exerce função distinta da do armazenamento. A memória é mais ativa e pode ser, também, nomeada
de armazenamento primário, memória interna ou memória RAM. Qual o signi�cado da sigla RAM?
a) Memória secundária randômica.
b) Memória de leitura.
c) Memória de acesso interno.
d)Memória de acesso randômico.
e) Memória randômica ativa.
2. Os hardwares de armazenamento são medidos de acordo com a capacidade dos arquivamentos de memória. No
agrupamento de 1.024 bytes temos representado:
a) Um quilobyte (KB)
b) Um megabyte (MB)
c) Um terabyte (TB)
d) Um gigabyte (GB)
e) Um tetrabyte (TB)
3. Hardware é o todo visível do computador, categorizado de acordo com as suas funções. São exemplos de componentes do
hardware:
a) Impressora, monitor e Linux.
b) Porcas, mouse e Windows.
c) Linux, Windows e DOS.
d) Porcas, impressora e Windows.
e) Teclado, dispositivos apontadores e dispositivos de entrada e saída de dados.
Notas
TÍTULO1
“Nuvem” é semelhante a um disco virtual, objetivado para arquivamento e compartilhamento de arquivos ou fotos. É uma das
formas mais protegidas de partilhar pastas sem se expor à ação de vírus.
Referências
GONZALEZ, R.C.; WOODS, R.C. Processamento Digital de Imagens. 3. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2010.
SANTOS, G. C. Manual de Radiologia: Fundamentos e Técnicas. São Paulo: Yends, 2008.
SOLOMON, C.; BECKON, T. Fundamentos do Processo Digital de Imagens. Rio de Janeiro: LTC, 2013.
Próxima aula
Produção da imagem digitalizada;
Sistema de radiologia computadorizada;
Sistema de radiologia digital.
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Sistema binário
Unidades de medida.
Software de aplicativo e software de sistema.
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