Noise power spectrum (do češtiny možné přeložit jako spektrum šumu), někdy označované jako Wiener spectrum, je metrika kvality obrazu používaná pro charakteristiku a popis vzhledu šumu různých frekvencí v obraze. Šum je často definován pouze prostřednictvím variance nebo standardní odchylky, detailnější popis šumu poskytuje právě NPS.
NPS je definované jako variance signálu z několikanásobného měření pro danou frekvenci. Dle International Electrotechnical Commission je NPS založeno na průměru druhých mocnin velikostí 2D Fourierovy transformace přes malé oblasti zájmu (ROI) jinak homogenního obrazu, znormalizováno na počet a velikost ROI.
Nyní následuje zjednodušený popis, jak stanovit NPS:
- Provedu expozici celé plochy detektoru (přibližně na hodnotu dávky, která je běžně používána)
- Expozici několikrát zopakuji, vždy exportuji získaný obraz
- Stanovím průměrnou hodnotu signálu S celého obrazu
- Homogenně exponovanou plochu detektoru rozdělím na malé oblasti ROI
- Od hodnoty signálu v každém pixelu odečtu průměrnou hodnotu signálu S
- Provedu 2D Fourierovu transformaci každé ROI
- Získám sumu všech 2D Fourierových transformací, kterou znormalizuji vzhledem k počtu a velikosti malých ROI
- Výsledné spektrum je pak NPS
Ačkoliv je NPS běžně 2-dimenzionální, je ukázka NPS často uváděna v 1D orientaci (podél osy X nebo Y). Taková ukázka je uvedena na obr. 1. Jednotkou NPS je mm2.
Obr. 1: NPS v ose X a Y [2]
NPS je po MTF další parametr, kterým lze charakterizovat receptor obrazu v radiodiagnostice, co se týká kvality obrazu. Ze správné interpretace NPS lze získat podstatně více informací o detektoru než ze znalosti samotné MTF. Obecně platí, že čím nižší NPS, tím menší šum se vyskytuje v obraze.
NPS je ovlivněno podstatně více parametry než MTF, NPS je velmi citlivé na kvalitu rentgenového svazku a dávku. NPS se liší úměrně dávce (ačkoliv se říká, že s rostoucí hodnotou dávky klesá šum, není to pravda, skutečnost je taková, že s rostoucí dávkou roste šum, ale šum vzhledem k signálu s rostoucí dávkou klesá).
V případě NPS se jedná o absolutní měření šumu, které je velmi závislé na dávce. Pro obecné porovnání je potřeba NPS normalizovat, proto se zavádí tzv. normalizované NPS (NNPS). NNPS lze stanovit jako podíl NPS a druhé mocniny hodnoty pixelu pro danou ROI. V případě NNPS se jedná o relativní měření šumu.
Použitá literatura:
[1] Lanca L, Silva A. Digital imaging systems for plain radiography. Springer Science+Business Media, New York, 2013
[2] Mackenzie A. Přednášky z projektu EUTEMPE-RX. Module 07 – Optimization of X-ray imaging using standard and innovative techniques. 20.-23.10.2015, Guildford, UK
[3] Samie E. Performance of digital radiographic detectors: Quantification and assessment methods. Advances in digital radiography: RSNA cathegorical course in diagnostic radiology physics 2003, p. 37-47