專(zhuān)利名稱：降低圖像數(shù)據(jù)中相關(guān)噪聲的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及成像裝置，如平板成像器。成像器是從要成像的物體方向，接收電磁輻射，如光或X射線的一種裝置，在該裝置中，根據(jù)檢測(cè)落在成像器上的輻射圖形而形成圖像。平板成像器是成像器的一種，包括檢測(cè)單元的矩陣/陣列，每一檢測(cè)單元給出可用于重構(gòu)圖像的分立的一項(xiàng)圖像數(shù)據(jù)。對(duì)光敏的成像器，每一檢測(cè)單元包括一光敏元件。對(duì)X射線敏感的成像器，每一檢測(cè)單元包括一X射線敏感的元件。
背景技術(shù)：
圖1畫(huà)出一種平板成像器使用的電學(xué)組件配置，表明可供選擇的線路連接，以便成像器上的檢測(cè)單元發(fā)送電壓、電流、或發(fā)射電荷。圖1成像器中的每一圖像單元104，包括響應(yīng)光輸入而產(chǎn)生電信號(hào)的光電二極管106。對(duì)圖像單元104，三極管108(如薄膜N型FET)的作用象是開(kāi)關(guān)單元。當(dāng)它需要從從圖像單元104捕獲圖像數(shù)據(jù)時(shí)，向柵驅(qū)動(dòng)電路112發(fā)送控制信號(hào)114，“選擇”該三極管108的柵。光電二極管106的電信號(hào)通過(guò)線116到達(dá)電荷放大器110。電荷放大器110的輸出被送至“抽樣并保持”級(jí)，以便作進(jìn)一步的圖像處理/顯示。雖然圖1只畫(huà)出四個(gè)圖像單元，但通常的平板成像器可能包括許多這樣的圖像單元，數(shù)量與成像器裝置的大小和分辨率有關(guān)。
許多成像器以相關(guān)的方式，從多個(gè)圖像單元同時(shí)對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行抽樣。例如，圖1的成像器同時(shí)從一整行或線的圖像單元收集圖像數(shù)據(jù)。要形成整個(gè)圖像幀，按逐行方式收集每一行的圖像數(shù)據(jù)，直至該圖像的所有行都被抽樣。要獲得一行圖像單元的圖像數(shù)據(jù)，所有在同一行的圖像單元的開(kāi)關(guān)三極管，都與柵驅(qū)動(dòng)電路112引出的同一控制線連接。當(dāng)需要圖像單元某一特定行的圖像數(shù)據(jù)時(shí)，向該柵驅(qū)動(dòng)電路112發(fā)送控制信號(hào)114，以便選擇需要的一行圖像單元的三極管柵。整行圖像單元的電信號(hào)，通過(guò)它們對(duì)應(yīng)的電荷放大器，把信號(hào)數(shù)據(jù)輸出至后續(xù)的抽樣級(jí)。
圖1的光電二極管與公共節(jié)點(diǎn)122連接，為圖像單元陣列提供反向偏置電壓。柵驅(qū)動(dòng)電路12與節(jié)點(diǎn)124連接，以提供低的柵電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)?xùn)趴刂凭€。在成像器中可能存在寄生電容，如每一圖像單元與柵控制線的Cgd和與公共陣列偏置線的Cad。每一放大器在低柵電壓和陣列偏置電壓上，可能獲得與電容比值有關(guān)的AC噪聲。如果整行圖像數(shù)據(jù)是同時(shí)抽樣的，那么，對(duì)該行的所有象素都可能存在相同的噪聲偏移，這種偏移導(dǎo)致對(duì)應(yīng)行的象素在最后的圖像中表現(xiàn)得與其他行象素明顯不同。因?yàn)閷?duì)一數(shù)據(jù)行的所有放大器，該低柵電壓和陣列偏置電壓都是共有的，所以產(chǎn)生圖1例子中該種“圖像膺像”。
圖2a畫(huà)出的例子200，是用X射線成像器裝置捕獲的X射線圖像。圖2b畫(huà)出圖1的X射線圖像200，在其上有圖像膺像例子。圖像膺像204是線噪聲的一個(gè)例子，線噪聲使受影響的一行象素的象素強(qiáng)度，低于圖像其他行的象素強(qiáng)度。因此，對(duì)應(yīng)于圖像膺像204的該行象素，表現(xiàn)為相對(duì)其他圖像行更暗。圖像膺像206是線噪聲又一種例子，該線噪聲使受影響的一行象素的象素強(qiáng)度，高于圖像其他行的象素強(qiáng)度。因此，對(duì)應(yīng)于圖像膺像206的各行象素，表現(xiàn)為相對(duì)其他圖像行更亮。與隨機(jī)象素噪聲比較，該相關(guān)線噪聲常常相對(duì)地更為易見(jiàn)，且可能顯著使圖像質(zhì)量惡化。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)一種降低相關(guān)噪聲的方法和系統(tǒng)。按照本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明通過(guò)確定一象素校正值來(lái)降低成像器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)中的相關(guān)噪聲，能夠在開(kāi)始顯示前，用該象素校正值調(diào)整圖像數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，能夠檢驗(yàn)給定圖像幀中每一組相關(guān)象素，以提供一復(fù)合圖像值，可以把該復(fù)合圖像值與先前幀同一組相關(guān)象素的一個(gè)或多個(gè)相關(guān)象素復(fù)合圖像值比較。能夠產(chǎn)生代表先前圖像幀該組相關(guān)象素復(fù)合圖像值的單個(gè)復(fù)合圖像值。把當(dāng)前幀的復(fù)合圖像值與先前幀的復(fù)合圖像值比較，以確定是否需要象素校正來(lái)降低最后圖像中的相關(guān)噪聲。如果需要象素校正，則在顯示前調(diào)整該組相關(guān)象素。本發(fā)明更多的方面、目標(biāo)、和優(yōu)點(diǎn)，將在下面的詳細(xì)描述、附圖、和權(quán)利要求書(shū)中說(shuō)明。
包括的附圖用于提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步了解，還與詳細(xì)的描述一起，用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1畫(huà)出成像器電子線路的示意圖。
圖2a畫(huà)出X射線成像器裝置產(chǎn)生的一個(gè)X射線圖像例子。
圖2b畫(huà)出有圖像膺像的圖2a的X射線圖像。
圖3按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，畫(huà)出用于降低相關(guān)線噪聲的方法的流程圖。
圖4表明把本發(fā)明應(yīng)用于一行圖像數(shù)據(jù)。
圖5畫(huà)出可以供本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例采用的結(jié)構(gòu)。
圖6、7a、7b、和8是按照本發(fā)明各實(shí)施例的流程圖，表明用于降低相關(guān)噪聲的各種方法。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明針對(duì)一種降低電子成像器產(chǎn)生的圖像中相關(guān)噪聲的方法和系統(tǒng)。相關(guān)噪聲的出現(xiàn)，是基于成像器上共同抽樣的圖像單元之間的相關(guān)。線噪聲是因整條線的象素按相關(guān)方式抽樣產(chǎn)生的。
本發(fā)明提供一種方法和系統(tǒng)，用于調(diào)整每一相關(guān)象素群中象素的圖像值，以降低相關(guān)噪聲。按照本發(fā)明的一個(gè)方面，能夠檢驗(yàn)給定圖像幀中每一組相關(guān)象素，以提供一復(fù)合圖像值，可以把該復(fù)合圖像值與先前幀同一組相關(guān)象素的一個(gè)或多個(gè)相關(guān)象素復(fù)合圖像值比較。能夠產(chǎn)生代表先前圖像幀該組相關(guān)象素復(fù)合圖像值的單個(gè)復(fù)合圖像值。把當(dāng)前幀的復(fù)合圖像值與先前幀的復(fù)合圖像值比較，以確定是否需要象素校正來(lái)降低最后圖像中的相關(guān)噪聲。如果需要象素校正，則在顯示前調(diào)整該組相關(guān)象素。
為說(shuō)明本發(fā)明，下面的解釋針對(duì)一種降低線相關(guān)噪聲的方法和系統(tǒng)，該線相關(guān)噪聲出現(xiàn)在成像器的整行或整列圖像象素?cái)?shù)據(jù)。本發(fā)明也可應(yīng)用于除象素線之外的其他相關(guān)象素的聚集或顆粒度。例如，如果噪聲只在某些線的一部分上存在，那么，可以把本發(fā)明只應(yīng)用于包含過(guò)量噪聲那些部分的線。作為另一個(gè)例子，本發(fā)明可以用于與相關(guān)象素塊有關(guān)的地址噪聲。
圖3按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，畫(huà)出降低線相關(guān)噪聲方法的流程圖。在302，本方法從成像器接收一整行的數(shù)據(jù)。為該被接收的一行數(shù)據(jù)，確定一復(fù)合值。該復(fù)合值可以是從能夠用來(lái)代表一相關(guān)象素?cái)?shù)據(jù)群的群導(dǎo)出的任何值。確定復(fù)合值的方法的例子，包括從一群數(shù)據(jù)值中計(jì)算一平均的、中位的、部分平均的、或部分中位的值。在步驟304，計(jì)算一行數(shù)據(jù)的圖像值的線平均值，為接收的一行象素?cái)?shù)據(jù)構(gòu)成一復(fù)合值。在一個(gè)實(shí)施例中，是根據(jù)如下方程式，從各個(gè)象素強(qiáng)度值Pij(n)計(jì)算給定象素行的線平均值S(n)Si(n)=Σj=1xPij(n)/X---EQ.1]]>這里i是行號(hào)，j是列號(hào)，n是幀號(hào)，和X是該行中的象素?cái)?shù)量。
然后，本方法檢索先前圖像幀該同一行象素的先前遞歸濾波的線平均值(306)。用先前遞歸濾波的線平均值，為當(dāng)前圖像幀產(chǎn)生新的遞歸濾波線平均值(308)。在一個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)用如下的遞歸濾波Ri(n)＝βSi(n)+αRi(n-1)EQ.2這里Ri(n)是當(dāng)前幀n中行i的新的遞歸濾波線平均值，Ri(n-1)是先前幀的遞歸濾波線平均值，α是遞歸濾波分?jǐn)?shù)，和β＝1-α。
在確定當(dāng)前的Ri(n)值時(shí)，遞歸濾波分?jǐn)?shù)α用于為當(dāng)前幀和先前幀確定線平均值的相對(duì)權(quán)重。α值越大，越重視或越側(cè)重先前幀的線平均值。更高的α值導(dǎo)致線噪聲降低的更高電平，但可能因圖像幀中目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生圖像模糊。用在本發(fā)明的最佳α值，與特定的圖像及本發(fā)明針對(duì)的應(yīng)用有關(guān)。一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)把本發(fā)明用于有較均勻強(qiáng)度值的圖像時(shí)，α值可以相對(duì)較高。當(dāng)把本發(fā)明用于強(qiáng)度值有顯著不均勻區(qū)域的圖像時(shí)，α值可以相對(duì)較低。
在本實(shí)施例中，對(duì)一系列中的第一幀，不對(duì)之進(jìn)行遞歸濾波計(jì)算或校正，所以Ri(1)＝Si(1)?；蛘?，可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)或結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型，對(duì)一系列中的第一幀進(jìn)行遞歸濾波計(jì)算。
應(yīng)當(dāng)指出，除遞歸濾波外，本發(fā)明可以采用別的濾波方法。例如，可以把任何先前圖像幀的所有圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，并用之提供一復(fù)合值(如平均值)，以便對(duì)當(dāng)前的圖像幀確定一新的濾波復(fù)合值。作為另一個(gè)例子，僅有最后的x幀圖像幀的圖像數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，并用之提供一復(fù)合值，為當(dāng)前圖像幀確定一新的濾波復(fù)合值。此外，先前圖像幀的一個(gè)或多個(gè)非濾波復(fù)合值，也可用來(lái)為當(dāng)前圖像幀導(dǎo)出新的濾波復(fù)合值。使用遞歸濾波的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，該方案涉及較低的存儲(chǔ)器要求，因?yàn)橹恍枰鎯?chǔ)單個(gè)先前圖像幀，同時(shí)它仍能計(jì)及其他先前圖像幀的圖像數(shù)據(jù)。
然后，本方法產(chǎn)生一象素校正值，能用該值為當(dāng)前幀的該行象素調(diào)整象素強(qiáng)度值，以降低線相關(guān)噪聲(310)。在一個(gè)實(shí)施例中，該象素校正值是線平均值與新遞歸濾波線平均值之間的偏移Δi(n)＝Ri(n)-Si(n)EQ.3這里Δi(n)是圖像幀n中行i的每一象素的象素校正值，Ri(n)是步驟308中確定的新遞歸濾波線平均值，而Si(n)是步驟304中確定的線平均值。
對(duì)一個(gè)實(shí)施例中的n≥2，行中每一象素可以校正如下(312)PijR(n)=Pij(n)+{Ri(n)-Si(n)}=Pij(n)+Δi(n)---EQ.4]]>這里PijR(n)是圖像幀n的j列中i行的校正象素值。在該行中每一被調(diào)整的象素，可以輸出，供進(jìn)一步顯示之用(314)。
圖4再畫(huà)出本發(fā)明的這一方面。圖像幀404代表為顯示而正在處理的當(dāng)前圖像幀。圖像幀404包括6個(gè)圖像象素410、411、412、413、414、和415的一行406。這些象素的象素強(qiáng)度值如下圖像象素410的強(qiáng)度＝200；圖像象素411的強(qiáng)度＝190；圖像象素412的強(qiáng)度＝190；圖像象素413的強(qiáng)度＝195；圖像象素414的強(qiáng)度＝195；圖像象素415的強(qiáng)度＝200。當(dāng)前圖像幀404中，行406的平均象素強(qiáng)度值(線平均值)是((200+190+190+195+195+200)/6)＝195。
圖像幀402代表緊接前面的圖像幀。在先前圖像幀402中的行403，與圖像幀404中的行406有相同的行位置。先前圖像幀402中的行403有遞歸濾波平均值Ri(n-1)。利用方程式2可見(jiàn)，在圖像幀404中，行406的新的遞歸濾波平均值，是((1-α)*195+((α)*Ri(n-1))。按照方程式3，行406中每一象素的象素校正值因而是Δi(n)＝Ri(n)-195。該象素校正值可以用于行406中每一象素，從而形成調(diào)整了的行422，顯示在顯示的圖像幀420中。
假如權(quán)重因子設(shè)為α＝0.5，并把先前遞歸濾波值設(shè)為Ri(n-1)＝185，那么可見(jiàn)新的遞歸濾波平均值是Ri(n)＝190。回想行406的實(shí)際線平均值是195，高于該遞歸濾波平均值。因此，線噪聲可能已經(jīng)使行406中各象素具有太高的強(qiáng)度值。在該種情況下，象素校正值Δi(n)＝Ri(n)-195等于(-5)。該象素校正值(-5)被加到行406的每一象素410-415上，形成要顯示的圖像幀420的行422中象素強(qiáng)度值(即象素值為{195、185、185、190、190、195})。
假如權(quán)重因子設(shè)為α＝0.5，并把先前遞歸濾波值設(shè)為Ri(n-1)＝205，那么可見(jiàn)新的遞歸濾波平均值是Ri(n)＝200?；叵胄?06的實(shí)際線平均值是195，低于該遞歸濾波平均值。因此，可能線噪聲使行406中各象素具有太低的強(qiáng)度值。在該種情況下，象素校正值Δi(n)＝Ri(n)-195等于(+5)。該象素校正值(+5)被加到行406的每一象素410-415上，形成要顯示的圖像幀420的行422中象素強(qiáng)度值(即象素值為{205、195、195、200、200、205})。
圖5畫(huà)出可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。成像器502提供與要成像物體對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。與行i對(duì)應(yīng)的行數(shù)據(jù)504，由成像器502的控制電子電路，發(fā)送至噪聲降低處理模塊510。在一個(gè)實(shí)施例中，該行數(shù)據(jù)504被緩存在緩存器506內(nèi)?；蛘?，行數(shù)據(jù)504不必存儲(chǔ)在緩存器506，而直接發(fā)送至噪聲降低處理模塊510。該噪聲降低處理模塊，要能按符合方程式1的方式，為行數(shù)據(jù)504產(chǎn)生線平均值。
存儲(chǔ)器組件508為先前圖像幀的每一行存儲(chǔ)遞歸濾波平均值。在存儲(chǔ)器組件508與噪聲降低處理模塊510之間有數(shù)據(jù)路徑512，用于為先前圖像幀的行i檢索遞歸濾波平均值。噪聲降低處理模塊510，要能按符合方程式2的方式，為當(dāng)前行圖像幀的行i產(chǎn)生新的遞歸濾波平均值。數(shù)據(jù)路徑514用于把該新的遞歸濾波平均值，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器組件508中。
噪聲降低處理模塊510，要能按符合方程式3的方式，產(chǎn)生象素校正值。噪聲降低處理模塊510，要能按前述方程式4，調(diào)整行數(shù)據(jù)504中的象素強(qiáng)度值。校正的行數(shù)據(jù)516被發(fā)送至顯示裝置518和/或至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置(未畫(huà)出)。之后，可以顯示校正了的行數(shù)據(jù)516。
在一個(gè)實(shí)施例中，圖5所示的某些或全部組件，包括噪聲降低處理模塊510，是用一個(gè)或多個(gè)可編程邏輯裝置，如現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(“FPGA”)實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)時(shí)處理成像器的圖像數(shù)據(jù)，最好用可編程邏輯裝置實(shí)現(xiàn)噪聲降低處理模塊510?；蛘?，可以用可編程的通用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)圖5所示結(jié)構(gòu)。
圖6是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的流程圖。圖6的方法提供某些情況下更為精確的噪聲降低，特別對(duì)幀到幀噪聲在某些圖像區(qū)中超過(guò)線噪聲的圖像，和/或在平均值計(jì)算時(shí)高象素值被過(guò)重地加重，導(dǎo)致在圖像線的衰減部分引入視在噪聲的圖像。這種情況例如，可能因捕獲的X射線圖像，存在與未衰減的X射線對(duì)應(yīng)的亮區(qū)而引起。圖6的方法設(shè)置象素閾值電平，在計(jì)算線平均值時(shí)，超過(guò)該閾值電平的象素被忽略。
與圖3的方法類(lèi)似，圖6的方法以接收一行圖像象素?cái)?shù)據(jù)開(kāi)始(602)。確定是否有任何象素?cái)?shù)據(jù)超過(guò)建立的象素閾值。在一個(gè)實(shí)施例中，只對(duì)屏幕象素值建立高的閾值電平?；蛘?，可以建立高的和低的兩種閾值，也可以只建立低的象素閾值。例如，如果只建立高的象素閾值Tp，那么，只有象素值小于或等于該高的象素閾值Tp的給定象素值Tij，(Tij＜＝Tp)才在確定線平均值時(shí)被包括在EQ.1中(606)。如果沒(méi)有象素值超過(guò)建立的象素閾值，那么，該行的所有象素?cái)?shù)據(jù)都被包括在線平均值的計(jì)算中(608)。
圖6的本方法剩余步驟的執(zhí)行，與圖3的方法類(lèi)似，在圖6的方法中，從存儲(chǔ)器檢索先前圖像幀中同一行的遞歸濾波線平均值(610)。用先前的濾波線平均值，計(jì)算當(dāng)前幀中該行的新遞歸濾波線平均值(612)。確定象素校正值(614)，把該象素校正值應(yīng)用于當(dāng)前幀中該行的象素值上(616)，然后，把象素值發(fā)送至顯示裝置或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元(618)。
在一個(gè)實(shí)施例中，象素閾值的值，不是按統(tǒng)計(jì)的方法建立的，而可以是動(dòng)態(tài)的且與圖像內(nèi)容有關(guān)的。如果象素閾值是動(dòng)態(tài)的，它一般可以是緩慢變化的，因而它的計(jì)算方式，可以按背景任務(wù)方式而不作為實(shí)時(shí)逐幀計(jì)算方式實(shí)現(xiàn)。
附錄A公開(kāi)的程序清單，按C編程語(yǔ)言寫(xiě)出，供本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例用來(lái)計(jì)算高的象素閾值Tp。附錄A的方法用于X射線圖像閾值的設(shè)置，把該閾值設(shè)為與未衰減的X射線起始對(duì)應(yīng)的直方圖中的最小。在附錄A的列程序清單中，只用與最大象素值有關(guān)的～10-40個(gè)接收器產(chǎn)生的粗糙直方圖。對(duì)需要的最小的搜索，從低的象素值開(kāi)始。任何找到的最小包含小于象素總數(shù)某一分?jǐn)?shù)(在列程序清單中目前設(shè)為0.33)的，都被拒絕。還有，象素計(jì)數(shù)值大于直方圖中最大象素計(jì)數(shù)值0.5的任何淺的最小，或在已經(jīng)搜索的該部分的最大，也被拒絕。
圖7a表示一種方法，在該方法中，遞歸濾波分?jǐn)?shù)α不是統(tǒng)計(jì)地建立的，而是能夠修改，以求在調(diào)整圖像數(shù)據(jù)中提供更精確的噪聲降低。較高的α值可能提供增加的線噪聲降低。但是，如果該α值設(shè)得太高，那么，過(guò)量的附加的圖像噪聲，如強(qiáng)度漂移，可能出現(xiàn)在校正的圖像中。在圖7a的方法中，定義兩個(gè)α值，第一值αlow低于第二值αhigh。當(dāng)預(yù)測(cè)給定線上的噪聲將超過(guò)某一閾值時(shí)，該方法應(yīng)用較小的值αlow。該方法由接收當(dāng)前圖像幀的一行數(shù)據(jù)開(kāi)始(750)，對(duì)該行數(shù)據(jù)計(jì)算線平均值(752)，然后從先前的圖像幀檢索該行的遞歸濾波線平均值(754)。
該方法確定，該線中的預(yù)期噪聲是否將超過(guò)給定的閾值(756)。一種確定過(guò)量的噪聲，如強(qiáng)度漂移，是否將出現(xiàn)在校正圖像中的方法，是計(jì)算實(shí)際線平均值與先前圖像幀該行的遞歸濾波線平均值之差。如果該差的絕對(duì)值超過(guò)給定閾值T，則選擇較低的權(quán)重值αlow(760)。如果該差的絕對(duì)值不超過(guò)給定閾值T，則選擇較高的權(quán)重值αhigh(758)。
用選擇的α值為當(dāng)前圖像幀計(jì)算新的遞歸濾波線平均值(762)。然后確定象素校正值(714)，并在向顯示裝置發(fā)送校正的行數(shù)據(jù)(718)之前，用該象素校正值調(diào)整該行的數(shù)據(jù)(716)。
閾值T可以與線噪聲建立聯(lián)系。在一個(gè)實(shí)施例中，T的評(píng)估是在偏移校準(zhǔn)時(shí)進(jìn)行的，并且閾值T可以計(jì)算如下T＝mσEQ.5這里σ是平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差，而m是噪聲因子，在一個(gè)實(shí)施例中設(shè)為“3”。線平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差可以根據(jù)N幀組成的集合計(jì)算如下σi=sqrt[NΣn=1N(Si(n))2-[Σn-1NSi(n)2]N(N-1)]---EQ.6]]>在本實(shí)施例中，不必對(duì)所有的線計(jì)算平均值σi。
圖7b表示一種別的方法，在該方法中，遞歸濾波分?jǐn)?shù)α不是統(tǒng)計(jì)地建立的，而是根據(jù)被調(diào)整的圖像數(shù)據(jù)中預(yù)測(cè)增加的噪聲來(lái)修改。該方法由接收當(dāng)前圖像幀的一行數(shù)據(jù)開(kāi)始(702)，對(duì)該行數(shù)據(jù)計(jì)算線平均值(704)，然后從先前的圖像幀檢索該行的遞歸濾波線平均值(706)。
該方法根據(jù)初始選擇的遞歸濾波分?jǐn)?shù)值α，為當(dāng)前圖像幀的該行確定新的遞歸濾波線平均值(708)?？梢赃x擇較高的初始α值，以提供增加的線噪聲降低。但是，如果該α值設(shè)得太高，那么，過(guò)量的附加的圖像噪聲可能出現(xiàn)在校正的圖像中。如果該方法確定，過(guò)量的噪聲將出現(xiàn)在校正的圖像中(710)，那么，選擇新的α值(712)為當(dāng)前圖像幀計(jì)算另一個(gè)遞歸濾波線平均值。在一個(gè)實(shí)施例中，重復(fù)該順序，直至預(yù)測(cè)該校正圖像有一可接受的噪聲電平。然后，可以確定象素校正值(714)，并在向顯示裝置發(fā)送校正的行數(shù)據(jù)(718)之前，用該象素校正值調(diào)整該行的數(shù)據(jù)(716)。
一種確定過(guò)量的噪聲，如強(qiáng)度漂移，是否將出現(xiàn)在校正圖像中的方案，是計(jì)算實(shí)際線平均值與該行的遞歸濾波線平均值之差。如果該差的絕對(duì)值超過(guò)給定閾值T，則選擇較低的α值。在一種別的方法中，能夠確定實(shí)際線平均值與先前圖像幀中該行的遞歸濾波線平均值之差。與前面的方法類(lèi)似，如果該差的絕對(duì)值超過(guò)給定閾值T，則選擇較低的α值。
該降低的α值能夠以預(yù)定的偏移為基礎(chǔ)。或者，該較低的α值能夠根據(jù)檢測(cè)的過(guò)量噪聲量來(lái)動(dòng)態(tài)地建立，例如，如果超過(guò)閾值的是一小的容限，則α的變化較小，如果超過(guò)閾值的是一較大的容限，則α的變化較大。
在一個(gè)實(shí)施例中，遞歸濾波分?jǐn)?shù)值α，不是按逐線的基礎(chǔ)上變化，而是按更為全局的基礎(chǔ)上變化，其中α值的變化被應(yīng)用于多行象素?cái)?shù)據(jù)上。
能夠用另外的方案為一行象素?cái)?shù)據(jù)計(jì)算一復(fù)合值。圖8表明另一種用于線噪聲降低的方法的流程圖，在該方法中，用一行象素?cái)?shù)據(jù)的中位數(shù)的值代替平均值。該方法由接收一行數(shù)據(jù)開(kāi)始(802)。在步驟804，確定該行象素?cái)?shù)據(jù)的中位數(shù)象素值。從存儲(chǔ)器檢索先前圖像幀的遞歸濾波的線中位數(shù)值(806)。然后，例如用方程式2，為當(dāng)前圖像幀確定新的遞歸濾波的線中位數(shù)值(808)。根據(jù)該新的遞歸濾波的線中位數(shù)值，例如用方程式3，為當(dāng)前圖像幀計(jì)算象素校正值(810)。把該象素校正值應(yīng)用于圖像數(shù)據(jù)的該行上(812)，然后，可以顯示已調(diào)整的象素?cái)?shù)據(jù)行(814)。
利用中位數(shù)線值的固有特性，提取可能出現(xiàn)在一行象素中的極端的象素值，例如未衰減的X射線產(chǎn)生的X射線圖像區(qū)。本發(fā)明中，在為一行計(jì)算復(fù)合值或進(jìn)行噪聲降低計(jì)算之前，也可以采用其他的計(jì)算方法，向該行中不同象素提供不同權(quán)重因子。
本文所述各方法(如對(duì)圖3、6、7、和8的說(shuō)明)，可以獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)降低圖像數(shù)據(jù)中的相關(guān)噪聲。此外，也可以把一些或全部公開(kāi)的方法彼此組合起來(lái)使用。
應(yīng)當(dāng)指出，本文所述的每一種方法，可以用硬件(如可編程邏輯裝置或?qū)Ｓ秒娐?、軟件(如在通用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ每删幊淘O(shè)備中)、或硬件與軟件兩者的組合實(shí)現(xiàn)。還有，本發(fā)明可結(jié)合任何適當(dāng)形式的處理設(shè)備或計(jì)算結(jié)構(gòu)使用，也可以在任何適當(dāng)形式的計(jì)算機(jī)可用媒體上實(shí)現(xiàn)。
在前面的說(shuō)明書(shū)中，已經(jīng)參照特定的實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明。但是顯然，在不違背本發(fā)明更廣泛的精神和范圍下，可以對(duì)本發(fā)明作各種修改和變更。例如，本發(fā)明特別參照降低圖像數(shù)據(jù)線的噪聲；但本發(fā)明不限于數(shù)據(jù)線，且同樣適用于降低圖像數(shù)據(jù)其他量的相關(guān)噪聲。此外，本發(fā)明已經(jīng)作的說(shuō)明，是針對(duì)緊接前面的圖像幀各遞歸濾波線平均值的比較；但應(yīng)指出，同樣的比較也可以針對(duì)個(gè)別更早的圖像幀進(jìn)行，或其他更早的遞歸圖像幀值進(jìn)行。還有，本文說(shuō)明的流程圖所示的特定順序和處理作用的組合，只是示例性的，本發(fā)明也可以用不同的或另外的處理作用，或不同的組合或處理作用順序。因此，說(shuō)明書(shū)和圖只能認(rèn)為是舉例而不能認(rèn)為是限制。
附錄A<pre listing-type="program-listing">void PreviewFrame(WORD*pix，int x，int y，int*satValue){ int i，numPix，pxMax； double hist[MAX_NUM_BINS+10]；//’int’could also be used instead of double memset(hist，0，sizeof(double)*(MAX_NUM_BINS+10))； static bool oneSaved＝false； const double minFraction＝0.33； int binSize，histMax； numPix＝x*y；<br/>//estimate the pixel maximum from a sampling pxMax＝pix[SAMPLE_INCR]；//SAMPLE_INCR＝20 for(i＝SAMPLE_INCR；i＜numPix；i+＝SAMPLE_INCR) if(pix[i]＞pxMax) pxMax＝pix[i]；//create the binned histogram//define the bin size to give 10-40 bins depending upon pxMax if(pxMax＜40) { //turn off the saturation correction and retum *satValue＝pxMax*2； return； } else if(pxMax＜100) binSize＝pxMax/10； else if(pxMax＜400) binSize＝10；<!-- SIPO <DP n="12"> --><dp n="d12"/> else binSize＝pxMax/MAX_NUM_BINS；//Use the same sampled pixels in forming the histogram//as finding the pixel maximum. for(i＝SAMPLE_INCR；i＜numPix；i+＝SAMPLE_INCR) hist[(pix[i]+binSize-l)/binSize]++；//only values of 0 will result in bin 0//all others will be binned multi-pixel values int count＝(int)hist
； histMax＝(int)hist[1]； i＝1；//find minimum do { do//find max { count+＝(int)hist[i++]； }while(hist[i]＞hist[i-1]&amp;&amp;i＜＝MAX_NUM_BINS)； if(histMax＜hist[i-1]) histMax＝(int)hist[i-1]； do { count+＝(int)hist[i++]； }while(hist[i]＜hist[i-1]&amp;&amp;I＜＝MAX_NUM_BINS)； } while((count＜minFraction*numPix/SAMPLE_INCR|| 2*hist[i]＞histMax)&amp;&amp;i＜＝MAX_NUM_BINS)； *satValue＝i*binSize； }</pre>
權(quán)利要求
1.一種降低圖像數(shù)據(jù)中相關(guān)噪聲的方法，包括從成像裝置接收一組相關(guān)數(shù)據(jù)，該組相關(guān)數(shù)據(jù)與當(dāng)前圖像幀的一組兩個(gè)或更多相關(guān)圖像象素對(duì)應(yīng)；為該組相關(guān)數(shù)據(jù)確定一復(fù)合值；從一先前的圖像幀接收一先前的復(fù)合值，該先前的復(fù)合值對(duì)應(yīng)于該組兩個(gè)或更多相關(guān)圖像象素；為當(dāng)前圖像幀的該組兩個(gè)或更多相關(guān)圖像象素，確定一新的濾波復(fù)合值；根據(jù)該新的濾波復(fù)合值，為當(dāng)前圖像幀的該組兩個(gè)或更多相關(guān)圖像象素，確定一象素校正值；和把該象素校正值應(yīng)用于該組相關(guān)數(shù)據(jù)，以降低當(dāng)前圖像幀該組兩個(gè)或更多圖像象素的相關(guān)噪聲。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中的新濾波復(fù)合值，是根據(jù)與先前圖像幀的先前復(fù)合值對(duì)應(yīng)的遞歸濾波。
3.按照權(quán)利要求2的方法，其中的新濾波復(fù)合值，由下式確定Ri(n)＝βSi(n)+αRi(n-1)這里Ri(n)是在當(dāng)前圖像幀n中象素i的新濾波復(fù)合值，Ri(n-1)是先前圖像幀(n-1)的先前復(fù)合值，α是遞歸濾波分?jǐn)?shù)，和β＝1-α。
4.按照權(quán)利要求2的方法，其中，在為當(dāng)前圖像幀的該組兩個(gè)或更多相關(guān)圖像象素確定新濾波復(fù)合值時(shí)，應(yīng)用某一權(quán)重因子來(lái)建立先前復(fù)合值的相對(duì)權(quán)重，該先前復(fù)合值與先前圖像幀該組兩個(gè)或更多相關(guān)圖像象素對(duì)應(yīng)。
5.按照權(quán)利要求4的方法，其中的權(quán)重因子不是靜態(tài)的。
6.按照權(quán)利要求5的方法，其中，只要對(duì)當(dāng)前圖像幀預(yù)測(cè)有過(guò)量噪聲時(shí)，該權(quán)重因子可以變化。
7.按照權(quán)利要求6的方法，其中的權(quán)重因子根據(jù)檢測(cè)的過(guò)量噪聲量而變化。
8.按照權(quán)利要求6的方法，其中，只要該復(fù)合值與先前圖像幀的先前復(fù)合值之間的差的絕對(duì)值，超過(guò)某一閾值T時(shí)，預(yù)測(cè)有過(guò)量的噪聲。
9.按照權(quán)利要求8的方法，其中的閾值T由下式確定T＝mσ這里σ是標(biāo)準(zhǔn)偏差和m是噪聲因子。
10.按照權(quán)利要求6的方法，其中該權(quán)重因子存在兩個(gè)選擇的值，該兩個(gè)選擇值包括較高的權(quán)重因子和較低的權(quán)重因子，只要預(yù)測(cè)有過(guò)量噪聲，則選擇其中的較低權(quán)重因子，而只要預(yù)測(cè)沒(méi)有過(guò)量噪聲，則選擇其中的較高權(quán)重因子。
11.按照權(quán)利要求5的方法，其中的權(quán)重因子根據(jù)預(yù)定的偏移而變化。
12.按照權(quán)利要求1的方法，其中該組相關(guān)數(shù)據(jù)的復(fù)合值，是根據(jù)少于所有該組相關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)來(lái)確定的。
13.按照權(quán)利要求12的方法，其中，只要來(lái)自該組相關(guān)數(shù)據(jù)的某一項(xiàng)數(shù)據(jù)超出某一閾值，則在計(jì)算復(fù)合值時(shí)不包括該項(xiàng)數(shù)據(jù)。
14.按照權(quán)利要求13的方法，其中的閾值根據(jù)當(dāng)前圖像幀的內(nèi)容而動(dòng)態(tài)地變化。
15.按照權(quán)利要求13的方法，其中，只要該項(xiàng)數(shù)據(jù)大于該閾值，則在計(jì)算復(fù)合值時(shí)不包括該項(xiàng)數(shù)據(jù)。
16.按照權(quán)利要求1的方法，其中的復(fù)合值是平均值。
17.按照權(quán)利要求1的方法，其中的復(fù)合值是中位數(shù)。
18.按照權(quán)利要求1的方法，其中當(dāng)前圖像幀的該組兩個(gè)或更多相關(guān)圖像象素，與一行象素對(duì)應(yīng)。
19.按照權(quán)利要求1的方法，其中該象素校正值由下式確定Δi(n)＝Ri(n)-Si(n)這里Δi(n)是當(dāng)前圖像幀n該組兩個(gè)或更多相關(guān)圖像象素i中每一象素的象素校正值，Ri(n)是新濾波復(fù)合值，而Si(n)是該復(fù)合值。
20.按照權(quán)利要求1的方法，其中該成像裝置包括X射線成像器。
21.一種用于降低圖像數(shù)據(jù)中相關(guān)噪聲的系統(tǒng)，包括從成像裝置接收一組相關(guān)數(shù)據(jù)的輸入，該組相關(guān)數(shù)據(jù)與當(dāng)前圖像幀的一組兩個(gè)或更多相關(guān)圖像象素對(duì)應(yīng)；存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器能用于存儲(chǔ)與先前圖像幀該組兩個(gè)或更多相關(guān)圖像象素對(duì)應(yīng)的先前復(fù)合值，該存儲(chǔ)器能用于為當(dāng)前圖像幀該組兩個(gè)或更多相關(guān)圖像象素，存儲(chǔ)新的濾波復(fù)合值；和包括處理器組件的噪聲降低處理模塊，該處理器組件用于為該組相關(guān)數(shù)據(jù)產(chǎn)生一復(fù)合值，用于產(chǎn)生新的濾波復(fù)合值，還用于根據(jù)當(dāng)前圖像幀該組兩個(gè)或更多相關(guān)圖像象素的新濾波復(fù)合值，產(chǎn)生一象素校正值；和根據(jù)該象素校正值，輸出調(diào)整了的一組相關(guān)數(shù)據(jù)的輸出。
22.按照權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中的噪聲降低處理模塊包括一可編程邏輯裝置。
23.按照權(quán)利要求22的系統(tǒng)，其中該可編程邏輯裝置是現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列。
24.按照權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中的噪聲降低處理模塊是用通用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的。
25.按照權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中該新濾波復(fù)合值，是根據(jù)與所有先前圖像幀各先前復(fù)合值對(duì)應(yīng)的遞歸濾波。
26.按照權(quán)利要求25的系統(tǒng)，其中該新濾波復(fù)合值由下式確定Ri(n)＝βSi(n)+αRi(n-1)這里Ri(n)是在當(dāng)前圖像幀n中象素i的新濾波復(fù)合值，Ri(n-1)是先前圖像幀(n-1)的先前復(fù)合值，α是遞歸濾波分?jǐn)?shù)，和β＝1-α。
27.按照權(quán)利要求25的系統(tǒng)，其中，在為當(dāng)前圖像幀的該組兩個(gè)或更多相關(guān)圖像象素確定新濾波復(fù)合值時(shí)，應(yīng)用某一權(quán)重因子來(lái)建立先前復(fù)合值的相對(duì)權(quán)重，該先前復(fù)合值與先前圖像幀該組兩個(gè)或更多相關(guān)圖像象素對(duì)應(yīng)。
28.按照權(quán)利要求27的系統(tǒng)，其中，只要對(duì)當(dāng)前圖像幀預(yù)測(cè)有過(guò)量噪聲時(shí)，該權(quán)重因子可以變化。
29.按照權(quán)利要求28的系統(tǒng)，其中的權(quán)重因子根據(jù)檢測(cè)的過(guò)量噪聲量而變化。
30.按照權(quán)利要求28的系統(tǒng)，其中，只要該復(fù)合值與先前圖像幀的先前復(fù)合值之間的差的絕對(duì)值，超過(guò)某一閾值T時(shí)，預(yù)測(cè)有過(guò)量的噪聲。
31.按照權(quán)利要求29的系統(tǒng)，其中該權(quán)重因子存在兩個(gè)選擇的值，該兩個(gè)選擇值包括較高的權(quán)重因子和較低的權(quán)重因子，只要預(yù)測(cè)有過(guò)量噪聲，則選擇其中的較低權(quán)重因子，而只要預(yù)測(cè)沒(méi)有過(guò)量噪聲，則選擇其中的較高權(quán)重因子。
32.按照權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中該組相關(guān)數(shù)據(jù)的復(fù)合值，是根據(jù)少于所有該組相關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)來(lái)確定的。
33.按照權(quán)利要求32的系統(tǒng)，其中，只要來(lái)自該組相關(guān)數(shù)據(jù)的某一項(xiàng)數(shù)據(jù)超出某一閾值，則在計(jì)算復(fù)合值時(shí)不包括該項(xiàng)數(shù)據(jù)。
34.按照權(quán)利要求33的系統(tǒng)，其中的閾值根據(jù)當(dāng)前圖像幀的內(nèi)容而動(dòng)態(tài)地變化。
35.按照權(quán)利要求33的系統(tǒng)，其中，只要該項(xiàng)數(shù)據(jù)大于該閾值，則在計(jì)算復(fù)合值時(shí)不包括該項(xiàng)數(shù)據(jù)。
36.按照權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中的復(fù)合值是平均值。
37.按照權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中的復(fù)合值是中位數(shù)。
38.按照權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中當(dāng)前圖像幀的該組兩個(gè)或更多相關(guān)圖像象素，與一行象素對(duì)應(yīng)。
39.按照權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中該象素校正值由下式確定Δi(n)＝Ri(n)-Si(n)這里Δi(n)是當(dāng)前圖像幀n該組兩個(gè)或更多相關(guān)圖像象素i中每一象素的象素校正值，Ri(n)是新濾波復(fù)合值，而Si(n)是該復(fù)合值。
40.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括可供處理器使用的媒體，該媒體在其上存儲(chǔ)了指令序列，當(dāng)由該處理器執(zhí)行該指令序列時(shí)，能使該處理器執(zhí)行降低圖像數(shù)據(jù)內(nèi)相關(guān)噪聲的過(guò)程，該過(guò)程包括從成像裝置接收一組相關(guān)數(shù)據(jù)，該組相關(guān)數(shù)據(jù)與當(dāng)前圖像幀的一組兩個(gè)或更多相關(guān)圖像象素對(duì)應(yīng)；為該組相關(guān)數(shù)據(jù)確定一復(fù)合值；從一先前的圖像幀接收一先前的復(fù)合值，該先前的復(fù)合值對(duì)應(yīng)于該組兩個(gè)或更多相關(guān)圖像象素；為當(dāng)前圖像幀的該組兩個(gè)或更多相關(guān)圖像象素，確定一新的濾波復(fù)合值；根據(jù)該新的濾波復(fù)合值，為當(dāng)前圖像幀的該組兩個(gè)或更多相關(guān)圖像象素，確定一象素校正值；和把該象素校正值應(yīng)用于該組相關(guān)數(shù)據(jù)，以降低當(dāng)前圖像幀該組兩個(gè)或更多圖像象素的相關(guān)噪聲。
全文摘要
本文公開(kāi)一種降低成像器中相關(guān)噪聲的方法和系統(tǒng)。用說(shuō)明的方法確定某一象素的校正值。用該象素校正值在顯示前調(diào)整圖像數(shù)據(jù)，能夠降低數(shù)據(jù)中成像器產(chǎn)生的相關(guān)噪聲。
文檔編號(hào)G06T5/20GK1518722SQ02806888
公開(kāi)日2004年8月4日 申請(qǐng)日期2002年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月22日
發(fā)明者伊凡·P·莫洛弗, 理查德·E·考爾貝斯, 克里斯托弗·韋布, 余健, E 考爾貝斯, 伊凡 P 莫洛弗, 托弗 韋布 申請(qǐng)人:瓦潤(rùn)醫(yī)藥系統(tǒng)公司