專利名稱：數(shù)字化x線圖像處理裝置和圖像處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域，涉及一種數(shù)字化X線影像處理的裝置和方法。
背景技術(shù)：
X線攝影是醫(yī)學(xué)診斷的重要手段，而數(shù)字化X線圖像具有比X線膠片更大的優(yōu)越性，數(shù)字化X線圖像具有動態(tài)范圍大，圖像線性特性好等顯著優(yōu)點(diǎn)。但是人眼的灰度分辨率有限，很難在一種觀察條件下看到所有的圖像信息，圖像必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)解，針對不同的部位采用不同的窗寬窗位，才能保證不遺漏重要的診斷信息。而讀片醫(yī)生則必須具有很豐富的經(jīng)驗(yàn)才能通過圖像調(diào)節(jié)充分利用數(shù)字化X線圖像的優(yōu)勢。同時圖像調(diào)節(jié)是一個比較費(fèi)時、又需要技巧的工作。傳統(tǒng)的圖次處理方式方法單一，同時處理的效果也不夠理想，許多細(xì)節(jié)的信息不容易被發(fā)現(xiàn)。因此發(fā)展一種高效的對數(shù)字X圖像進(jìn)行進(jìn)一步處理的方法對提高醫(yī)學(xué)影象診斷水平具有重大意義。目前，對數(shù)字化X線圖像的處理方法及具體方式如下圖像增強(qiáng)通過空間頻率處理調(diào)節(jié)響應(yīng)，提高影像中高頻成份的響應(yīng)而增加細(xì)節(jié)的對比度。該技術(shù)可以通過傅立葉變換實(shí)現(xiàn)，也可以通過選擇圖像銳化卷積核對圖像進(jìn)行卷積運(yùn)算實(shí)現(xiàn)。
圖像平滑也是通過空間頻率處理調(diào)節(jié)響應(yīng)，降低影像中高頻成份的響應(yīng)而抑制噪聲。該技術(shù)同樣可以通過傅里葉變換實(shí)現(xiàn)，也可以通過選擇圖像平滑卷積核對圖像進(jìn)行卷積運(yùn)算實(shí)現(xiàn)(例如高斯濾波)。
圖像增強(qiáng)在增加細(xì)節(jié)的對比度的同時會放大圖像中的噪聲。圖像平滑在抑制噪聲的同時會降低圖像細(xì)節(jié)的對比度。所以上面的做法不能在增加細(xì)節(jié)對比度的同時抑制噪聲。
動態(tài)范圍壓縮動態(tài)范圍壓縮壓縮數(shù)字化X線圖像中的低頻部分的對比度，同時保留高頻部分的對比度。數(shù)字化X線圖像通過對數(shù)字化X線圖像進(jìn)行動態(tài)范圍壓縮處理，可以在顯示圖像整體的同時清楚地描繪出細(xì)微結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是以上幾種圖像處理的方法是相互獨(dú)立的，如果想要實(shí)現(xiàn)多種處理效果的復(fù)合必須對圖像進(jìn)行多次處理，運(yùn)算量很大、耗時很長，操作也不方便，臨床應(yīng)用效果不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供簡單、快速的數(shù)字化X線圖像處理裝置。
本發(fā)明還揭露了一種利用上述圖像處理裝置進(jìn)行圖像處理的方法。
為了解決上述技術(shù)問題，通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種數(shù)字化X線圖像處理裝置，其包括圖像分解模塊、信號處理模塊、圖像合成模塊和一獲取外部圖像信息的輸入接口，該圖像分解模塊可對外部圖像進(jìn)行4/9采樣獲取不同分辨率下的圖像，將獲取的外部圖像分解為不同層次的細(xì)節(jié)。
所述信號處理模塊使用Log運(yùn)算對上述各個層次細(xì)節(jié)上的信號進(jìn)行均衡處理，放大增益較小的信號，抑制增益較大的信號。
所述信號處理模塊使用多層次高斯濾波，抑制圖像中分布在不同頻率段的噪聲。
一種使用上述裝置進(jìn)行數(shù)字化X線圖像處理的方法，其包括如下過程a、圖像分解模塊采用改進(jìn)的金字塔算法對從信息輸入接口輸入的外部圖像進(jìn)行4/9采樣獲取不同分辨率下的圖像，將獲取的外部圖像分解為不同層次的細(xì)節(jié)；b、信號處理模塊使用Log運(yùn)算對上述各個層次細(xì)節(jié)上的信號進(jìn)行處理和均衡，放大增益較小的信號，抑制增益較大的信號；同時，信號處理模塊使用多層次高斯濾波，抑制圖像中分布在不同頻率段的噪聲；c、圖像合成模塊將處理后的個層次細(xì)節(jié)合成得道最終圖像。
過程b中Log運(yùn)算的參數(shù)根據(jù)統(tǒng)計量設(shè)計；多層次高斯濾波采用更小的卷積核對圖像進(jìn)行處理。
本發(fā)明數(shù)字化X線圖像處理的方法提出了改進(jìn)的金字塔算法，這樣不同分辨率之間的間隔縮小了近一倍，有效的降低了分解出來的信號覆蓋的頻率成分，極大的提高了處理效果；使用Log運(yùn)算對每個層次上的信號進(jìn)行處理，有效的對信號進(jìn)行的均衡，放大了增益較小的信號，抑制了增益較大的信號。而以往的做法是采用統(tǒng)一放大縮小增益的方式進(jìn)行處理，很難得到理想的結(jié)果。在用多層次高斯濾波，不同于現(xiàn)有的高斯濾波，現(xiàn)有高斯濾波為了抑制圖像噪聲，采用較大的卷積核對圖像進(jìn)行處理，不但運(yùn)算量極大，同時對有效的高頻信號也進(jìn)行了極大的抑制。使用多層次高斯濾波，一方面可以有效的抑制圖像中分布在不同頻率段的噪聲，同時可以使用較小的卷積核，運(yùn)算速度也有了極大的提高。


圖1是本發(fā)明數(shù)字化X線圖像處理方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
一種數(shù)字化X線圖像處理裝置，其包括圖像分解模塊、信號處理模塊、圖像合成模塊和一獲取外部圖像信息的輸入接口，該圖像分解模塊可對外部圖像進(jìn)行4/9采樣獲取不同分辨率下的圖像，將獲取的外部圖像分解為不同層次的細(xì)節(jié)；所述信號處理模塊使用Log運(yùn)算對上述各個層次細(xì)節(jié)上的信號進(jìn)行均衡處理，放大增益較小的信號，抑制增益較大的信號，使用多層次高斯濾波，抑制圖像中分布在不同頻率段的噪聲。
本發(fā)明數(shù)字化X線圖像處理方法采用多分辨率的思路對圖像進(jìn)行處理的，該方法首先使用改進(jìn)的金字塔算法將原始數(shù)字化X線圖像分解成不同層次的細(xì)節(jié)(輸入的圖像為原始的線性圖像)，然后對這些細(xì)節(jié)進(jìn)行信號處理使用Log運(yùn)算對每個層次上的信號進(jìn)行處理，同時結(jié)合統(tǒng)計量設(shè)計Log運(yùn)算參數(shù)，可以有效的對不同層次上的信號增強(qiáng)與均衡，同時結(jié)合高斯濾波進(jìn)行降噪等處理，最后將這些細(xì)節(jié)重構(gòu)，得到處理后的圖像。
在本發(fā)明數(shù)字化X線圖像處理方法的整個處理過程中，使用了以下的方法1.以往的金字塔算法對圖像進(jìn)行1/4采樣獲取不同分辨率下的圖像，由于采樣的頻率太小，所以不同分辨率之間的間隔太大，導(dǎo)致分解出來的信號覆蓋的頻率成分較多，不利于下一步的信號處理。因此提出了改進(jìn)的金字塔算法，改進(jìn)的金字塔算法對圖像進(jìn)行4/9采樣獲取不同分辨率下的圖像(橫向和縱向分別使用2/3采樣，采樣的間隔比較整齊，可以提高運(yùn)算速度)，這樣不同分辨率之間的采樣間隔縮小了近一倍，有效的降低了分解出來的信號覆蓋的頻率成分，極大的提高了處理效果。
2.結(jié)合統(tǒng)計量設(shè)計Log運(yùn)算參數(shù)，使用Log運(yùn)算對每個層次上的信號進(jìn)行處理，有效的對信號進(jìn)行的均衡，放大了增益較小的信號，抑制了增益較大的信號。而以往的做法是采用統(tǒng)一放大縮小增益的方式進(jìn)行處理，很難得到理想的結(jié)果。
3.在用多層次高斯濾波，不同于現(xiàn)有的高斯濾波，現(xiàn)有高斯濾波為了抑制圖像噪聲，采用較大的卷集核對圖像進(jìn)行處理，不但運(yùn)算量極大，同時對有效的高頻信號也進(jìn)行了極大的抑制。使用多層次高斯濾波，一方面可以有效的抑制圖像中分布在不同頻率段的噪聲，同時可以使用較小的卷集核，運(yùn)算速度也有了極大的提高。參見附圖1，其中信號處理包括了兩個部分信號均衡和噪聲抑制。
信號均衡就使用到了上面敘述的使用Log運(yùn)算對每個層次上的信號進(jìn)行處理。首先每一層細(xì)節(jié)信號的絕對值進(jìn)行直方圖統(tǒng)計。然后根據(jù)直方圖的分布情況確定log運(yùn)算參數(shù)F(x)＝a*logcb*(x+1) (x＞＝0)F(x)＝-a*logcb*(-x+1)(x＜0)其中，參數(shù)a用來控制層次信號的增益，較低頻的層次信號可以使用較小的增益，用來實(shí)現(xiàn)動態(tài)范圍壓縮，同時對較高頻的層次信號可以使用較大的增益，用來實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)增強(qiáng)。
參數(shù)b和c用來控制log曲線的形狀，這樣當(dāng)x小于某個數(shù)值時，F(xiàn)(x)對應(yīng)點(diǎn)的切線斜率＞1，當(dāng)x小于某個數(shù)值時，F(xiàn)(x)對應(yīng)點(diǎn)的切線斜率＜1，同時，當(dāng)F(x)的斜率隨著x的遞增而不斷遞減，從而實(shí)現(xiàn)每個層次內(nèi)的信號均衡。
噪聲抑制通過對高頻的一個層次的信號進(jìn)行高斯濾波就可以實(shí)現(xiàn)。高斯濾波的過程在Log運(yùn)算之前進(jìn)行。同時，可以根據(jù)圖像的具體情況對不同的層次有選擇的進(jìn)行高斯濾波。
本發(fā)明方法中，在圖像的一次分解，合成的過程中集成了動態(tài)范圍壓縮，組織均衡，圖像增強(qiáng)等多種處理算法，提高了處理的效率。改進(jìn)的金字塔算法，結(jié)合統(tǒng)計量的Log運(yùn)算對每個層次上的信號進(jìn)行處理，還有多層次高斯濾波有效的保證圖像的質(zhì)量。針對部位和體位的圖像參數(shù)優(yōu)化集進(jìn)一步優(yōu)化了圖像處理的效果。經(jīng)過處理后，原來較弱的難以被肉眼發(fā)現(xiàn)的圖像信息更易于被觀察到；另一方面，原來很強(qiáng)的信號對較弱信號的干擾就大大減輕，也有利于弱小信號的觀察。該交響樂圖像處理方法具有對比度控制、細(xì)節(jié)增強(qiáng)控制、動態(tài)范圍控制、噪聲抑制控制等處理參數(shù)輸入，可以有效的對圖像處理的具體效果進(jìn)行調(diào)解。使用本發(fā)明圖像處理方法處理后的圖像同樣可以進(jìn)一步進(jìn)行對比度的調(diào)諧(比如ESA算法，或則曲線映射等)。
經(jīng)過金字塔算法處理后的數(shù)字化X線圖像具有如下優(yōu)點(diǎn)1.圖像層次豐富、自然、細(xì)節(jié)完整，基本消除了一般圖像增強(qiáng)中在高反差區(qū)的黑邊現(xiàn)象；2.豐富的調(diào)節(jié)參數(shù)，便于有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生達(dá)到最佳處理效果；3.針對不同解剖部位的參數(shù)集，方便醫(yī)生使用；4.允許用戶建立個性化參數(shù)集，便于醫(yī)生保留自己的經(jīng)驗(yàn)值；處理速度快，無需特殊硬件支持。
金字塔算法具有的臨床價值1.使臨床醫(yī)生在通常情況下，無需調(diào)節(jié)圖像即可進(jìn)行診斷；2.良好的對比度均衡，對一些結(jié)構(gòu)層次復(fù)雜的部位如腹部平片等有滿意的顯示效果；3.為臨床提供更為豐富的診斷信息，例如良好的軟組織顯示，清晰的骨小梁結(jié)構(gòu)等。
以上描述僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案。不脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或局部替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字化X線圖像處理裝置，其包括圖像分解模塊、信號處理模塊、圖像合成模塊和一獲取外部圖像信息的輸入接口，其特征在于，該圖像分解模塊可對外部圖像進(jìn)行4/9采樣獲取不同分辨率下的圖像，將獲取的外部圖像分解為不同層次的細(xì)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化X線圖像處理裝置，其特征在于，所述信號處理模塊使用Log運(yùn)算對上述各個層次細(xì)節(jié)上的信號進(jìn)行處理和均衡，放大增益較小的信號，抑制增益較大的信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)字化X線圖像處理裝置，其特征在于，所述信號處理模塊使用多層次高斯濾波，抑制圖像中分布在不同頻率段的噪聲。
4.一種使用如權(quán)利要求1中所述裝置進(jìn)行數(shù)字化X線圖像處理的方法，其包括如下過程a、圖像分解模塊采用改進(jìn)的金字塔算法對從信息輸入接口輸入的外部圖像進(jìn)行4/9采樣獲取不同分辨率下的圖像，將獲取的外部圖像分解為不同層次的細(xì)節(jié)；b、信號處理模塊對各層次細(xì)節(jié)進(jìn)行信號均衡和噪聲抑制；c、圖像合成模塊將處理后的個層次細(xì)節(jié)合成得到最終圖像。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字化X線圖像處理方法，其特征在于，過程b中，使用Log運(yùn)算對上述各個層次細(xì)節(jié)上進(jìn)行信號均衡處理；使用多層次高斯濾波進(jìn)行噪聲抑制。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)字化X線圖像處理方法，其特征在于，設(shè)計Log運(yùn)算之前，對每一層細(xì)節(jié)信號的絕對值進(jìn)行直方圖統(tǒng)計，然后根據(jù)直方圖的分布情況確定上述log運(yùn)算參數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字化X線圖像處理方法，其特征在于，過程b中多層次高斯濾波采用更小的卷積核對圖像進(jìn)行處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域，涉及一種數(shù)字化X線影像處理的裝置和方法。一種數(shù)字化X線圖像處理裝置，其包括圖像分解模塊、信號處理模塊、圖像合成模塊和一獲取外部圖像信息的輸入接口，該圖像分解模塊可對外部圖像進(jìn)行4/9采樣獲取不同分辨率下的圖像，將獲取的外部圖像分解為不同層次的細(xì)節(jié)；所述信號處理模塊使用Log運(yùn)算對上述各個層次細(xì)節(jié)上的信號進(jìn)行均衡處理，放大增益較小的信號，抑制增益較大的信號；所述信號處理模塊使用多層次高斯濾波，抑制圖像中分布在不同頻率段的噪聲。
文檔編號G06T1/00GK1843296SQ20061003457
公開日2006年10月11日 申請日期2006年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月27日
發(fā)明者呂國政, 鄒魯民 申請人:珠海友通科技有限公司