A new wavelet family for speckle noise reduction in medical ultrasound images

Abstract

Ultrasonography is highly used as an image tool for medical diagnosis due to its noninvasive nature, low cost, adaptability, and the possibility of real-time visualization. However, the noise present in these images makes medical analysis difficult. Therefore, noise reduction is essential for a more precise and accurate diagnosis. This work proposes a new orthonormal wavelet family designed to reduce noise in ultrasonic medical images, focusing on speckle noise, which is of particular concern in this scenario. A set of 110 real images is used to design the filters and to validate the results. The proposed wavelet family leads to better results than the ones obtained with the wavelets from the Daubechies, Symmlet, Coiflet and Biorthogonal families, in terms of both noise reduction and edge preservation. The results also compare favorably with those from the state-of-the-art BM3D denoising technique, when the noise intensity is not very high.

A ultrassonografia é altamente utilizada como ferramenta para diagnóstico devido ao seu caráter não invasivo, seu baixo custo, adaptabilidade e possibilidade de visualização em tempo real. Porém, essas imagens apresentam contaminação com ruído, o que dificulta a análise e diagnóstico médico. A redução desse ruído é essencial para realização de um diagnóstico mais preciso e exato. Este trabalho propõe um nova família wavelet ortonormal projetada para reduzir ruído em imagens médicas de ultrassom, focando no ruído speckle, que é particularmente preocupante neste cenário. Um conjunto de 110 imagens reais foram utilizadas para projetar os filtros e validar os resultados. A família wavelet proposta estabeleceu melhores resultados do que as famílias wavelets de Daubechies, Symmlet, Coiflet and Biorthogonal, em termos de redução de ruído e preservação das bordas. Os resultados ainda se comparam favoravelmente com os do método de redução de ruído BM3D, considerado estado da arte, quando a intensidade de ruído não é muito alta.