ภาพเอกซเรย์ในคอมพิวเตอร์
แท้จริงแล้วคือตารางตัวเลข
ภาพบนจอที่คุณเห็น แท้จริงคือตัวเลขเกือบสิบล้านตัวเรียงกันเป็นตาราง ค่ามากแสดงเป็นดำ ค่าน้อยแสดงเป็นขาว ทุกเฉดเทาที่เห็นคือ “คำแปล” — ตอนนี้เรามาแยก “ต้นฉบับ” กับ “คำแปล” ให้ชัด
เริ่มด้วยคำถามหนึ่งข้อ: ภาพเอกซเรย์ที่คุณเห็นบนจอ เป็น “ภาพถ่าย” หรือเปล่า? ไม่ใช่ครับ มันคือตารางตัวเลข ถ้าเข้าใจข้อนี้แล้ว เรื่อง window width / level อัลกอริทึมภาพ หรือแม้แต่ “ทำไมส่งเป็น JPG แล้วเอากลับมาไม่ได้” จะเข้าใจตามมาเองทั้งหมด
01ภาพหนึ่งใบ คือตารางตัวเลขขนาดมหึมา
พื้นผิวรับภาพของแผ่นรับภาพดิจิทัล (flat-panel detector) ถูกแบ่งเป็นช่องเล็ก ๆ ที่เรียกว่าพิกเซล แผ่นขนาด 43 ซม. พิกเซล 139 ไมครอน (μm) จะมีช่องราวสามพันช่องต่อด้าน วินาทีที่ถ่าย แต่ละช่องจะบันทึกว่า “ตรงนี้ได้รับรังสีเอกซ์มากแค่ไหน” เป็นตัวเลขหนึ่งตัว
สิบล้านช่อง สิบล้านตัวเลข เรียงกันเป็นตารางอย่างเป็นระเบียบ — นี่คือ “ต้นฉบับ” ของภาพเอกซเรย์
สีเทาที่คุณเห็น คือตัวเลขเหล่านี้ที่ถูกแปลออกมา
เนื้อเยื่ออ่อนและอากาศ
ตัวเลขมากแปลว่ารังสีเอกซ์ทะลุผ่านมาได้มาก เพราะแทบไม่มีอะไรกั้น บริเวณปอดคือย่านค่าสูงตัวอย่างคลาสสิก บนจอจึงแปลเป็นสีเข้ม
กระดูกและโลหะ
ตัวเลขน้อยแปลว่ารังสีถูกกั้นไว้ กระดูกและโลหะฝังในอยู่ย่านค่าต่ำ บนจอแปลเป็นสีอ่อน ทุกเฉดเทาบนจอมีตัวเลขเฉพาะหนึ่งตัวอยู่เบื้องหลังเสมอ
02ช่วงของตัวเลขพวกนี้ กว้างกว่าที่ตาคุณแยกได้มาก
รายละเอียดสำคัญอยู่ตรงนี้: ช่วงของตัวเลขเหล่านี้กว้างกว่าที่ตามนุษย์แยกแยะได้มาก แผ่นรับภาพทั่วไปเป็นแบบ 14 บิตหรือ 16 บิต หมายความว่าตัวเลขในแต่ละช่องแบ่งได้ถึง 16,384 หรือ 65,536 ระดับ
จำนวนระดับสีเทาของแต่ละพิกเซลบนแผ่น 14 บิต เทียบกับ 256 ระดับที่จอทั่วไปแสดงได้ในครั้งเดียว ส่วนตามนุษย์แยกได้เพียงไม่กี่สิบถึงร้อยกว่าระดับในภาพเดียวกัน
ระดับที่เกินมาหลายหมื่นนั้นสูญเปล่าหรือ? ตรงกันข้าม นี่คือส่วนที่มีค่าที่สุดของภาพ
ลองนึกภาพ: ในตัวเลขสิบล้านตัว ย่านปอดมีค่ามากและกระจุกอยู่ช่วงสูง ย่านกระดูกมีค่าน้อยและกระจุกอยู่ช่วงต่ำ จอมีแค่ 256 ระดับ จึง “อ่านได้ทีละช่วง” เล็ง 256 ระดับไปที่ช่วงสูง ลายเนื้อปอดปรากฏแต่กระดูกกลายเป็นขาวโพลน เล็งไปช่วงต่ำ เนื้อกระดูกโผล่ออกมาแต่ปอดกลับจมลงในความดำ
ต้นฉบับไม่เคยเปลี่ยน สิ่งที่เปลี่ยนคือวิธีแปล
ข้อมูลยังอยู่ในตารางครบทุกตัว ไม่หายไปไหน เพียงแต่คุณเลือกอ่านได้ทีละช่วง นี่คือเหตุผลที่สัตวแพทย์ลากเมาส์บนภาพเดียวกันแล้วสลับระหว่าง “ดูปอด” กับ “ดูกระดูก” ได้ และเป็นเหตุผลที่ภาพซึ่งส่งออกเป็น JPG แล้วส่งทางแอปแชท ลากกลับมาไม่ได้อีก — JPG บีบ 16,384 ระดับให้เหลือ 256 ตัวเลขในตารางถูกทิ้งไปถึง 98% ต้นฉบับหายไปแล้ว
03ก้าวต่อไป คือจุดเริ่มต้นของอัลกอริทึมภาพ
ในเมื่อตาอ่านได้ครั้งละ 256 ระดับ แต่ตารางมีเป็นหมื่นระดับ มีวิธีไหมที่จะแปล “ช่วงที่ดีที่สุดของปอด” และ “ช่วงที่ดีที่สุดของกระดูก” ลงบนภาพเดียวพร้อมกัน?
มีครับ และนี่คือส่วนที่ยากที่สุดของการประมวลผลภาพ DR — และเป็นจุดที่ระบบแต่ละเจ้าทิ้งห่างกันได้มากที่สุด ชุดบทความนี้จะค่อย ๆ แกะให้ดูทีละตอน
สองเรื่องนี้มาจากข้อเท็จจริงเดียวกัน: ต้นฉบับอยู่ในตารางเสมอ และหมื่นกว่าระดับนั้นแหละคือส่วนที่มีค่าที่สุด
ภาพเอกซเรย์ไม่ใช่ภาพถ่าย แต่คือตาราง
สิ่งที่คุณเห็นคือคำแปล ไม่ใช่ต้นฉบับ
ที่มาของตัวเลข：แผ่น 43 ซม. / พิกเซล 139 μm ≈ 3,093 พิกเซลต่อด้าน คำนวณจากสเปกรุ่น iLume 4343; 14/16 บิต = 2¹⁴ = 16,384 / 2¹⁶ = 65,536 ระดับ; จอ 8 บิต = 256 ระดับ ส่วน “ตามนุษย์แยกสีเทาได้ไม่กี่สิบถึงร้อยกว่าระดับในภาพเดียว” เป็นคำกล่าวทั่วไปในจิตวิทยาการมองเห็น (ขึ้นกับความสว่างและสภาพแวดล้อมการดู) จึงใช้ตัวเลขแบบประมาณ
