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JPEG oder JPEG 2000 – wie nutzt man Kompressions- verfahren

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JPEG oder JPEG 2000 – wie
nutzt man Kompressionsverfahren korrekt?
R.Loose, R.Simmler, K.Detmar,
M.Wucherer, E.Kotter,
P.Mildenberger
Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie, Klinikum Nürnberg Nord
Ergebnisse
Vergleich der von Kanada, England und
Deutschland empfohlenen Kompressionsraten
Kanada
England
Deutschl.
Radiographie
20-30
10
10
Mammographie
15-25
20
15
CT
8-15
5
5-8
MR
16-24
5
7
RF/XA
n/a
10
6
Fortschr Röntgenstr 2009; 181: 32-37
Mit der Beachtung der empfohlenen
maximalen Kompressionsfaktoren wird
sowohl für die Befundung als auch für die
Archivierung nach heutigem Kenntnisstand
sicher gestellt, dass die medizinischen wie
auch die strahlenschutzfachlichen
Anforderungen der RöV, insbesondere die
des § 28 Abs. 5 Satz 2 RöV, „Röntgenbilder
können bei der Aufbewahrung auf
elektronischem Datenträger komprimiert
werden, wenn sicher gestellt ist, dass die
diagnostische Aussagekraft erhalten bleibt.“,
erfüllt sind.
Fragen im Workflow
Wo komprimieren?
•Modalität
•PACS
•Langzeitarchiv
Wann komprimieren?
•Sofort
•Nach n Monaten
Was nicht lossy komprimieren?
•CAD-Datensätze
•Strahlentherapieplanung
•OP-Navigation/-Roboter
•DICOM-CD
•Aufnahmen zur QS (Phantome)
Prüfbilder / Prüfkörper
ZIP
5.6 kb
JPEG QF10
28 kb
Bildmanipulationen im Workflow
IR
FBP
Q50, 1:35
JPEG
FBP
Wo komprimieren?
In Modalität?
Pro:
•“stand alone Modalität” in der Teleradiologie mit begrenzter
Bandbreite
Kontra:
•verschiedene Hersteller => verschiedene
Implementierungen
•Mischung JPEG / JPEG2000 je nach Modalität
•„non-compress“ Empfänger
•keine Kompression abhängig von „body part examined“
Abhängigkeit der Kompressionsfaktoren von:
a) Modalität
b) Körperregion / Organ
Ergebnisse der Konsensuskonferenz
Deutschland
Bildgebung
CT
Gehirn
CT
alle sonstigen Untersuchungen
CR/DR Radiographie (Lunge, Knochen … )
MG Mammographie (CR oder MG ?)
MR
alle Anwendungen
RF/XA Durchleuchtung/DSA/Cardangio
Komp.
1:5
1:8
1:10
1:15
1:7
1:6
Zust.
87,5%
79-83%
74-85%
92,4%
91,1%
86,4%
Bsp.: CT, Variante 1
DICOM-CD
Str.-Ther.
Navig./OP
> 2 mm
CT, lossless
<= 1 mm
CT, lossless
Workst.
PACS mit
lossy Komp.
sofort
CT lossy
SC/OT
lossless
Ergebnisse:
MIP, MPR, VRT …
SC oder OT
lossless
<= 1 mm, CT, lossless
nach x Tagen/Wochen/Monaten gelöscht
sofort
Archiv
Bsp.: CT, Variante 2
DICOM-CD
Str.-Ther.
Navig./OP
CT, lossless
<= 1 mm
CT, lossless
Workst.
PACS mit
lossy Komp.
delayed
CT lossy
SC/OT
lossless
Ergebnisse:
MIP, MPR, VRT …
SC oder OT
lossless
<= 1 mm, CT, lossless
nach x Tagen/Wochen/Monaten gelöscht
delayed
Archiv
Bsp.: CT, Variante 3
DICOM-CD
Str.-Ther.
Navig./OP
CT, lossless
<= 1 mm
CT, lossless
Workst.
PACS mit
lossy Komp. CT lossless
delayed
SC/OT
lossless
Ergebnisse:
MIP, MPR, VRT …
SC oder OT
lossless
<= 1 mm, CT, lossless
nach x Tagen/Wochen/Monaten gelöscht
sofort
Archiv
There is a tag named LossyImageCompression".
This should be set to "01" if the image is ever
subjected to a lossy compression algorithm, and stay
this way even after decompression.
Fehlt dieses DICOM Tag, sollte man zur Sicherheit nicht weiter
komprimieren sondern von einer “lossy” Situation ausgehen
Habe ich nach der Kompression noch
ein Originalbild? => JA (RöV)
Wenn die diagnostische Bildqualität nicht beeinflusst
wird, erfüllen das unkomprimierte und das komprimierte
Bild die Forderungen der Richtlinie zur Aufzeichnung.
(SSK, 2011)
JPEG-2000 kostet ggf. Lizenzgebühren
=>Kompression / Dekompression auf dem Server oder
einem schnellen Rechner ausschließlich hierfür.
JPEG-2000 ist langsamer ….
… was ist mit JPEG bis 12 bit ?
Geräteübersicht, Klinikum-Nü
•Thorax-AP (Siemens)
•Speicherfolie (Canon)
•Speicherfolie (Agfa)
•4x CT (Siemens)
•2x MR (Siemens)
•2x MR (Philips)
•3x Durchl. (Siemens)RF
•Card-Angio (Philips)
•DSA (Philips)
•DSA (Siemens)
•Mammo (Agfa)
•PET (Siemens)
DR
CR
CR
CT
MR
MR
12 bit
XA
XA
XA
CR
PT
12 bit
12 bit
12 bit
12 bit
12 bit
12 bit
8 bit
12 bit
12 bit
15 bit
16 bit
Beziehung zwischen
Compression Ratio
und Quality Faktor ?
Die Studien gehen
unabhängig von JPEG oder
JPEG-2000 von
Kompressions- und nicht
Quality Faktoren aus.
Bei Verwendung von JPEG
muss also der QF so gewählt
werden, dass das
Zieldatenvolumen dem
gewählten
Kompressionsverhältnis
entspricht.
JPEG 12 bit Komp.
20
Kompressionsfaktor
15
DR Thorax
CR Bettlunge
10
CR Abdomen
CT Brain
CT Abdomen
5
CT Mediast.
CT Lunge
0
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
Q-Faktor
60,0
70,0
80,0
90,0
100,0
FD
2800^2
12 bit
li.
Original
re.
JPEG
Lossy
QF 25%
1:10
Pixel 1:1
FD
2800^2
12 bit
li.
Original
re.
JPEG
Lossy
QF 25%
1:17
Pixel 1:1
1:5.0
1:3.9
1:6.5
1:4.9
CT
512^2
12 bit
JPEG
Lossy
QF 98%
1:5.6
1:4.2
1:8.3
1:6.2
Org
QF 100%
Kompressions- oder Qualityfaktor (QF)?
1. Typische Bilddaten von CR, DR, MG, CT, RF, XA, US, NM so
auswählen, daß die Bildmatrix möglichst vollständig gefüllt ist
und ein sinnvoll hoher Bildkontrast besteht.
2. Auf diese Bilder die Kompressionsfaktoren (JPEG-2000) gemäß
der Konsensuskonferenz anwenden.
3. Bei JPEG Kompression (<= 12 bit) den QF so wählen, dass ein
vergleichbares Datenvolumen erreicht wird.
4. Bei geringeren Kontrasten oder geringerer Füllung der
Bildmatrix steigt damit bei konstantem QF der
Kompressionsfaktor über die Empfehlungen der
Konsensuskonferenz an.
5. Hat ein Bild einen höheren Informationsgehalt als das/die
Referenzbilder, sinkt bei konstantem QF der Kompressionsfaktor
unter den Grenzwert (sichere Seite).
Fazit: => das erscheint sinnvoll, oder ????
Danke
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Gesundheitswesen
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