專利名稱：圖像處理裝置、x線圖像診斷裝置及圖像處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像處理裝置、X線圖像診斷裝置及圖像處理方法，尤其涉及一種使數(shù)字X線圖像數(shù)據(jù)不依賴于X線檢測(cè)器的S/N特性、并使圖像信號(hào)的邊沿部不模糊地進(jìn)行噪聲降低處理的技術(shù)。
背景技術(shù)：
專利文獻(xiàn)I公開(kāi)了下述X線圖像的處理裝置在輸入的X線圖像數(shù)據(jù)中，算出以關(guān)注像素為中心的各方向(水平、垂直、傾斜)的像素值的分散值，因像素值的分散值較大的部分含有邊沿部的可能性較大，因此在 分散值最小的方向上進(jìn)行平滑化并輸出。專利文獻(xiàn)I :特開(kāi)平9-270003號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
上述專利文獻(xiàn)I的技術(shù)中，根據(jù)像素值的分散值，以關(guān)注像素為中心，必然對(duì)某一個(gè)方向進(jìn)行平滑化，因此存在以下問(wèn)題分散值本身無(wú)法判斷是噪聲造成的像素值變動(dòng)、還是圖像信號(hào)的邊沿造成的像素值的變動(dòng)，因此例如在和低對(duì)比度的邊沿變動(dòng)相比噪聲變動(dòng)較大時(shí)，圖像信號(hào)的邊沿部被平滑化，邊沿部可能會(huì)模糊。本發(fā)明鑒于以上問(wèn)題而出現(xiàn)，其目的在于提供一種即使是添加了噪聲的X線圖像數(shù)據(jù)也可使圖像信號(hào)的邊沿部不模糊地進(jìn)行噪聲降低處理的圖像處理裝置、X線圖像診斷裝置、及圖像處理方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及的圖像處理裝置的特征在于具有圖像讀入單元，讀入使用X線圖像診斷裝置對(duì)被檢體進(jìn)行透視或攝影而獲得的醫(yī)用圖像；判斷單元，根據(jù)對(duì)像素值設(shè)定的、用于判斷與該像素值的類似性的類似性閾值，判斷上述醫(yī)用圖像的各像素是否是噪聲成分；噪聲成分用校正單元，對(duì)通過(guò)上述判斷單元判斷是噪聲成分的像素進(jìn)行噪聲降低處理；顯示單元，顯示通過(guò)上述噪聲成分用校正單元校正的上述醫(yī)用圖像。并且，本發(fā)明涉及的X線圖像診斷裝置的特征在于，具有上述圖像處理裝置。進(jìn)一步，本發(fā)明涉及的圖像處理方法的特征在于，使計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下步驟讀入使用X線圖像診斷裝置對(duì)被檢體進(jìn)行透視或攝影而獲得的醫(yī)用圖像的步驟；根據(jù)對(duì)像素值設(shè)定的、用于判斷與該像素值的類似性的類似性閾值，判斷上述醫(yī)用圖像的各像素是否是噪聲成分的步驟；對(duì)通過(guò)上述判斷判斷是噪聲成分的像素進(jìn)行噪聲降低處理的步驟；顯示進(jìn)行了上述噪聲降低處理的醫(yī)用圖像的步驟。根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)行是否是噪聲成分的判斷，根據(jù)該判斷結(jié)果，對(duì)判斷為噪聲成分的關(guān)注像素實(shí)施噪聲成分用的噪聲降低處理，因此可獲得使圖像信號(hào)的邊沿部不模糊地進(jìn)行噪聲降低的效果。并且，對(duì)于判斷不是噪聲成分的成分(稱為“圖像信號(hào)成分”)的關(guān)注像素，可實(shí)施圖像信號(hào)成分用的圖像處理，例如對(duì)圖像信號(hào)成分實(shí)施的平均處理，對(duì)邊沿的邊沿強(qiáng)調(diào)處理等，對(duì)噪聲成分和圖像信號(hào)成分可分別實(shí)施和各自特性對(duì)應(yīng)的圖像處理。進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明，因沒(méi)有時(shí)間軸方向的計(jì)算處理，所以可提供一種在透視圖像的有動(dòng)作的部分不產(chǎn)生殘留圖像的、可獲得一定畫(huà)質(zhì)的圖像處理裝置、X線圖像診斷裝置、及圖像處理方法。


圖I是表示第一實(shí)施方式涉及的X線圖像診斷裝置的構(gòu)成的概要圖。圖2是表示第一實(shí)施方式的主要處理流程的流程圖。圖3是表示圖2的步驟S3內(nèi)的處理流程的流程圖。圖4是通過(guò)判斷單元24及參數(shù)計(jì)算單元23計(jì)算類似性閾值P時(shí)使用的表格(像素值和類似性閾值P的關(guān)系)。
圖5是通過(guò)參數(shù)計(jì)算單元23算出進(jìn)行濾波的掩模尺寸時(shí)使用的表格(像素值和濾波掩模尺寸N的關(guān)系)。圖6是表示搜索與關(guān)注像素類似的像素是否連續(xù)存在幾個(gè)的方法的例子。圖7是說(shuō)明本發(fā)明的基本處理的一例的圖。圖8是表示第二實(shí)施方式的處理流程的流程圖。圖9是表示搜索關(guān)注像素附近與關(guān)注像素類似的像素有幾個(gè)時(shí)、用于高速化處理的表格的不意圖。附圖標(biāo)記IX線圖像診斷裝置IlX線發(fā)生單元12X線平面檢測(cè)器13參數(shù)輸入單元14數(shù)字圖像處理裝置15數(shù)字/模擬變換器16圖像顯示單元21圖像存儲(chǔ)單元22圖像讀入單元23參數(shù)計(jì)算單元24判斷單元25圖像校正單元26顯示控制單元
具體實(shí)施例方式以下說(shuō)明適用本發(fā)明的實(shí)施方式。以下在用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的全部附圖中，對(duì)具有同一功能的附加同樣的標(biāo)記，省略其重復(fù)性說(shuō)明。此外，這里所述的X線圖像診斷裝置是可進(jìn)行透視及攝影兩者、或其中任意一個(gè)的裝置。(第I實(shí)施方式)圖I是表示第一實(shí)施方式涉及的X線圖像診斷裝置I的構(gòu)成的概要圖。圖I的X線圖像診斷裝置I具有X線發(fā)生單元11，將X線照射到被檢體30 ；X線平面檢測(cè)器12，和X線發(fā)生單元11相對(duì)配置，將透過(guò)被檢體30的X線強(qiáng)度分布作為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)輸出；參數(shù)輸入單元13，在進(jìn)行噪聲降低處理時(shí)，輸入/設(shè)定必要的參數(shù)；數(shù)字圖像處理裝置14，處理從X線平面檢測(cè)器12輸出的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)；D/A變換器15，對(duì)通過(guò)數(shù)字圖像處理裝置14處理的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字/模擬變換；圖像顯示單元16，由顯示模擬變換的圖像數(shù)據(jù)的IXD或CRT等顯示設(shè)備構(gòu)成。數(shù)字圖像處理裝置14雖省略了圖示，但其由具有由CPU、MPU構(gòu)成的計(jì)算/控制裝置，及由存儲(chǔ)器、硬盤(pán)構(gòu)成的存儲(chǔ)裝置的硬件構(gòu)成，存儲(chǔ)本實(shí)施方式涉及的圖像處理程序。構(gòu)成以下單元，以實(shí)現(xiàn)圖像處理程序的功能圖像存儲(chǔ)單元21，通過(guò)圖像處理程序和構(gòu)成數(shù)字圖像處理裝置14的硬件合作運(yùn)行，從而進(jìn)行將從X線平面檢測(cè)器12輸出的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到上述存儲(chǔ)裝置的處理；圖像讀入單元22，光柵掃描并讀入所存儲(chǔ)的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)；參數(shù)計(jì)算單元23，算出圖像處理所需的參數(shù)；判斷單元24，其具有第一判斷單元24a和第二判斷單元24b，第一判斷單元24a根據(jù)判斷對(duì)象的像素的像素值和算出的參數(shù)(例如類似性閾值)，判斷判斷對(duì)象的像素是否 與和類似性閾值對(duì)應(yīng)的像素值類似，第二判斷單元24b根據(jù)第一判斷單元24a的判斷結(jié)果，判斷判斷對(duì)象的像素是否是噪聲成分；圖像校正單元25，其具有噪聲成分用校正單元25a和圖像信號(hào)成分用校正單元25b，噪聲成分用校正單元25a對(duì)通過(guò)判斷單元24判斷是噪聲成分的關(guān)注像素進(jìn)行噪聲降低處理，圖像信號(hào)成分用校正單元25b對(duì)判斷不是噪聲成分的像素進(jìn)行圖像處理；顯示控制單元26，顯示校正的醫(yī)用圖像。在本實(shí)施方式中，噪聲成分用校正單元25a和圖像信號(hào)成分用校正單元25b均進(jìn)行平均處理。圖像校正單元25也替代具有噪聲成分用校正單元25a和圖像信號(hào)成分用校正單元25b，而如下構(gòu)成具有進(jìn)行一個(gè)處理的單元，例如進(jìn)行平均處理的平均處理單元，該平均處理單元對(duì)噪聲成分和圖像信號(hào)成分兩者，在根據(jù)信號(hào)成分的種類改變處理內(nèi)容的同時(shí)進(jìn)行平均處理。并且在本實(shí)施方式中，判斷單元24具有第一判斷單元24a和第二判斷單元24b地構(gòu)成，但判斷單元24也可作為同時(shí)進(jìn)行使用了類似性閾值的類似性的判斷和是否是噪聲成分的判斷的一個(gè)單元(例如一個(gè)軟件模塊)來(lái)構(gòu)成。接著參照?qǐng)D2至圖7說(shuō)明本發(fā)明涉及的X線圖像診斷裝置I的動(dòng)作/原理。圖2是表示本實(shí)施方式的處理流程的流程圖。圖3是表示圖2的步驟S3內(nèi)的處理流程的流程圖。圖4是通過(guò)判斷單元24及參數(shù)計(jì)算單元23計(jì)算類似性閾值P時(shí)使用的表格(像素值和類似性閾值P的關(guān)系)。圖5是通過(guò)參數(shù)計(jì)算單元23算出進(jìn)行濾波的掩模尺寸時(shí)使用的表格(像素值和濾波掩模尺寸N的關(guān)系)。圖6是表示搜索與關(guān)注像素類似的像素是否連續(xù)存在幾個(gè)的方法的例子。圖7是說(shuō)明本發(fā)明的基本處理的一例的圖。以下根據(jù)圖2的流程圖進(jìn)行說(shuō)明，在圖2的流程圖中，實(shí)線表示的步驟SI到S4是在透視(動(dòng)畫(huà))和攝影(靜止圖像)中通用的處理，虛線表示的步驟S5和S6是適用于透視(動(dòng)畫(huà))的處理。(步驟SI)進(jìn)行圖像處理參數(shù)的設(shè)定(SI)。操作者操作參數(shù)輸入單元13，預(yù)置將圖4所示的像素值和類似性閾值P的關(guān)系表格化的Look Up Table(查找表，以下簡(jiǎn)稱為“LUT”)1、將圖5所示的像素值和濾波掩模尺寸N的關(guān)系表格化的LUT2、及為判斷關(guān)注像素是否是噪聲成分而使用的圖像信號(hào)判斷閾值Q(Sl)。上述“類似性閾值”是指，根據(jù)X線圖像診斷裝置I具有的X線平面檢測(cè)器12的S/N特性，確定各像素值可允許的像素值的變動(dòng)幅度的參數(shù)。
并且，“圖像信號(hào)判斷閾值”是指，在關(guān)注像素附近如果和關(guān)注像素類似的像素連續(xù)存在幾個(gè)以上，則確定關(guān)注像素是否是圖像信號(hào)成分的參數(shù)，因搜索類似的像素連續(xù)存在幾個(gè)的范圍、圖像具有的特征(例如紋理)不同而具有多個(gè)，所以對(duì)應(yīng)搜索的范圍進(jìn)行輸入/設(shè)定。在關(guān)注像素附近連續(xù)存在的與關(guān)注像素類似的像素?cái)?shù)如小于圖像信號(hào)成分判斷閾值，則判斷為噪聲，如是閾值以上則判斷為圖像信號(hào)成分。在該步驟中，在取得醫(yī)用圖像之前預(yù)置的上述2個(gè)LUT對(duì)應(yīng)X線平面檢測(cè)器12具有的S/N特性分別確定。X線平面檢測(cè)器12在各自的S/N特性、及像素位數(shù)(數(shù)據(jù)長(zhǎng)度)上不同，因此需要按照各X線平面檢測(cè)器12確定。一般情況下，作為S/N特性，隨著入射到X線平面檢測(cè)器12的線量變多，S/N比變大，但絕對(duì)化地比較在低線量區(qū)域產(chǎn)生的噪聲電平和在高線量區(qū)域產(chǎn)生的噪聲電平時(shí)，后者較大。
隨著入射到X線平面檢測(cè)器12的線量變多，S/N比變大，這是因?yàn)殡S著入射的線量變多，與之對(duì)應(yīng)的信號(hào)電平也變大，所以相對(duì)觀察時(shí)，噪聲電平變小。對(duì)源自噪聲電平變動(dòng)的信號(hào)電平的變動(dòng)在后段的平均處理中進(jìn)行抑制，這是最終的目的，因此表示決定平均處理中使用的像素時(shí)使用的類似性閾值P、和信號(hào)電平(相當(dāng)于像素值)的關(guān)系的LUT1，考慮到上述S/N特性，如圖4所示優(yōu)選隨著像素值變大，類似性閾值P也增加的關(guān)系。另一方面，在為了不依賴信號(hào)電平而獲得一定的S/N比而實(shí)施的平均處理中，增大S/N比較低的低信號(hào)電平的濾波掩模的尺寸、減小S/N比較高的高信號(hào)電平的濾波掩模的尺寸即可。因此，表示濾波掩模的尺寸和信號(hào)電平的關(guān)系的LUT2如圖5所示，優(yōu)選隨著像素值變大，濾波掩模的尺寸N變小的關(guān)系。(步驟S2)進(jìn)行X線攝像(S2)。從X線發(fā)生單元11照射的X線透過(guò)被檢體30后，從X線平面檢測(cè)器12作為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)輸出，通過(guò)圖像存儲(chǔ)單元21存儲(chǔ)/保存。(步驟S3)進(jìn)行噪聲降低處理(S3)。在本實(shí)施方式中，對(duì)噪聲成分及圖像信號(hào)成分，使用和各成分對(duì)應(yīng)的處理內(nèi)容的平均處理，實(shí)施噪聲降低處理。圖像存儲(chǔ)裝置21中存儲(chǔ)/保存的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)字圖像處理裝置14中內(nèi)含的參數(shù)計(jì)算單元23、判斷單元24、圖像校正單元25，實(shí)施噪聲降低處理(在該步驟中使用平均處理)。在數(shù)字圖像處理裝置14中，通過(guò)圖3所示的以下步驟進(jìn)行圖像處理。(步驟S301)圖像讀入單元22光柵掃描并讀入圖像存儲(chǔ)單元21中存儲(chǔ)/保存的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)(S301)。(步驟S302)參數(shù)計(jì)算單元302參照在步驟SI中預(yù)置的LUTl，算出和關(guān)注像素的像素值對(duì)應(yīng)的類似性閾值PUS302)。(步驟S303)判斷單元、具體而言第一判斷單元24a根據(jù)通過(guò)步驟S302算出的類似性閾值Pi，搜索關(guān)注像素附近與關(guān)注像素類似的像素連續(xù)存在幾個(gè)。此時(shí)，從關(guān)注像素的像素值I減去位于關(guān)注像素附近的附近像素的像素值I’的值的絕對(duì)值如小于類似性閾值Pi，即滿足下述公式(I)時(shí)，則判斷為是與關(guān)注像素具有類似性的像素。另一方面，不滿足下述公式(I)時(shí)，即滿足下述公式(2)時(shí)，則判斷是和關(guān)注像素不具有類似性的像素(S303)。ABS(I-I’)< Pi ......(I)ABS(I-I’)≥ Pi ......(2)其中，I是關(guān)注像素的像素值，I’是附近像素的像素值，ABSO是參數(shù)的絕對(duì)值的函數(shù)。對(duì)于該步驟中的在搜索范圍內(nèi)搜索連續(xù)存在幾個(gè)類似的像素的方法參照?qǐng)D6進(jìn)行說(shuō)明。圖6是說(shuō)明在以關(guān)注像素A為中心的5X5的搜索用掩模內(nèi)，搜索和關(guān)注像素A類似的像素連續(xù)存在幾個(gè)的方法的圖。在該例中，搜索用掩模的尺寸是5 X 5，但搜索用掩模的尺寸在搜索用掩模尺寸為M時(shí)，可在不滿足M2 < Q的范圍內(nèi)任意設(shè)定。首先，在包圍關(guān)注像素A的環(huán)(Loopl)共8個(gè)像素中，搜索是否存在滿足上述公式
(I)的像素。假如Loopl中不存在任何一個(gè)滿足公式(I)的像素時(shí)，在該時(shí)間點(diǎn)結(jié)束搜索，前進(jìn)到步驟S304。接著，假如在Loopl中存在滿足公式(I)的像素時(shí)，關(guān)注和該像素鄰接的外周的各像素，根據(jù)公式(I)繼續(xù)搜索。參照?qǐng)D6進(jìn)行說(shuō)明，判斷像素P與關(guān)注像素A類似、即滿足公式(I)時(shí)，對(duì)和像素P鄰接的外周的像素Pl P5進(jìn)行是否滿足公式(I)的判斷。將處理在Loopl中對(duì)滿足上述公式(I)的所有像素依次重復(fù)進(jìn)行，算出搜索用掩模內(nèi)的類似的
像素?cái)?shù)。(步驟S304)判斷單元24、具體而言第二判斷單元24b在步驟S303中算出的像素?cái)?shù)是在步驟SI中預(yù)置的圖像信號(hào)判斷閾值Q以上時(shí)，將關(guān)注像素A判斷為圖像信號(hào)成分，在不滿足它時(shí)，即判斷為類似的像素的像素?cái)?shù)小于Q時(shí)，將關(guān)注像素A判斷為噪聲成分。判斷為圖像信號(hào)成分時(shí)，前進(jìn)到步驟S305，判斷為噪聲成分時(shí)，前進(jìn)到步驟S306 (S304)。(步驟S305)參數(shù)計(jì)算單元23根據(jù)通過(guò)步驟SI預(yù)置的LUT2，算出和關(guān)注像素的像素值對(duì)應(yīng)的濾波掩模的尺寸Ni。接著，第一判斷單元24a使用通過(guò)步驟S302算出的類似性閾值Pi進(jìn)行以下判斷通過(guò)上述參數(shù)計(jì)算單元23算出的以關(guān)注像素A為中心的尺寸NiXNi的濾波掩模內(nèi)的各像素，是否與關(guān)注像素A類似。并且，圖像校正單元25 (具體而言是圖像信號(hào)成分用校正單元25b)使用判斷為類似的像素及關(guān)注像素A進(jìn)行平均處理，即算出判斷為類似的像素的像素值和關(guān)注像素A的像素值的平均值，將其結(jié)果作為關(guān)注像素A的像素值輸出(S305)。(步驟S306)參數(shù)計(jì)算單元23求出步驟S303中的搜索用掩模內(nèi)的像素的像素值的中間值(以下稱為中值)，根據(jù)通過(guò)步驟SI預(yù)置的LUTl及LUT2，算出和中值對(duì)應(yīng)的類似性閾值Pm及濾波掩模的尺寸Nm。接著，第一判斷單元24a使用和中值對(duì)應(yīng)的類似性閾值Pm，進(jìn)行以下判斷通過(guò)上述參數(shù)計(jì)算單元23算出的以關(guān)注像素A為中心的尺寸NmXNm的濾波掩模內(nèi)的各像素，是否與相當(dāng)于中值的像素類似。并且，圖像校正單元25 (具體而言是噪聲成分用校正單元25a)使用判斷為類似的像素及相當(dāng)于中值的像素進(jìn)行平均處理，即算出判斷為類似的像素的像素值和中值的平均值，將其結(jié)果作為關(guān)注像素A的像素值輸出(S306)。
(步驟S4)顯示控制單元26向D/A變換器15輸出通過(guò)數(shù)字圖像處理裝置14處理的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。D/A變換器15將其變換為模擬信號(hào)，顯示圖像顯示單元16處理的圖像(S4)。在X線攝像是透視的情況下，在步驟S301中讀入第I個(gè)幀(以下稱為“第I幀”)，對(duì)第I幀進(jìn)行步驟S301到S4的處理。接著，圖像讀入單元22判斷是否是最終幀(S5)，如“是”則結(jié)束處理，如“否”則更新作為讀入對(duì)象的圖像的幀代碼(S6)。并且，對(duì)更新的幀代碼的幀，依次重復(fù)從步驟S3開(kāi)始的處理，從而對(duì)通過(guò)透視獲得的動(dòng)畫(huà)，也可顯示進(jìn)行了本實(shí)施方式涉及的圖像處理的圖像。 以下參照?qǐng)D7說(shuō)明步驟S3的噪聲降低處理效果。此外，圖7中的數(shù)字是像素值。圖7是表不搜索范圍及掩模尺寸為3X3時(shí)的處理結(jié)果的一例的圖。圖7 (a)表不掩模內(nèi)的圖像信號(hào)電平(圖像信號(hào)A)相同的情況，圖7(b)表示掩模內(nèi)的關(guān)注像素及關(guān)注像素附近產(chǎn)生脈沖性噪聲的情況(假設(shè)圖像信號(hào)A中產(chǎn)生脈沖性噪聲)，圖7 (C)表示掩模內(nèi)含有不同的圖像信號(hào)電平(上述圖像信號(hào)A及作為與之不同的圖像信號(hào)電平的圖像信號(hào)B)的邊界的情況(相當(dāng)于圖像信號(hào)A和圖像信號(hào)B的邊沿部)，圖7(d) (f)分別表示上述三種情況的處理結(jié)果。此外，該例中的圖像信號(hào)判斷閾值Q為3，在圖7中以同一信號(hào)電平區(qū)分(通過(guò)圖像信號(hào)A或圖像信號(hào)B劃分)的像素基于X線平面檢測(cè)器12的S/N特性時(shí)，可判斷位于一定的變動(dòng)幅度內(nèi)、是同一信號(hào)等級(jí)。以下說(shuō)明各種情況。圖7 (a)是平坦的部分，因此掩模內(nèi)的關(guān)注像素以外所有的8個(gè)像素與關(guān)注像素具有類似性，滿足步驟S304中的判斷條件，因此前進(jìn)到步驟S305，實(shí)施使用了掩模內(nèi)的所有像素的平均處理。其結(jié)果是，關(guān)注像素的處理結(jié)果是(80+85+75+82+84+80+84+80+78)/9 =80 (去掉小數(shù))。由此進(jìn)行平坦部分的平滑化。圖7(b)是在平坦部分產(chǎn)生脈沖性噪聲時(shí)的一例，在掩模內(nèi)的關(guān)注像素及其附近產(chǎn)生了脈沖性的噪聲。在適用了本實(shí)施方式涉及的處理時(shí)，與關(guān)注像素類似的像素在附近是I個(gè)像素，因此不滿足步驟S304中的判斷條件，前進(jìn)到步驟S306，求出掩模內(nèi)的中值，實(shí)施使用了中值及與其類似的像素的平均處理。此外，這里的類似像素的判斷也根據(jù)X線平面檢測(cè)器12的S/N特性進(jìn)行。其結(jié)果是，關(guān)注像素的處理結(jié)果是(82+80+85+75+80+78+80)/7 = 80。因此可不受到脈沖性噪聲的影響，進(jìn)行平坦部分的平滑化。圖7(c)是在掩模內(nèi)包含不同信號(hào)電平的邊界(邊沿部)的情況的一例，要求使該邊界(邊沿部)不模糊的處理。在本實(shí)施例中適用專利文獻(xiàn)I的方法時(shí)，必須在以關(guān)注像素為中心的一個(gè)方向上進(jìn)行平滑化處理，因此會(huì)產(chǎn)生模糊。具體而言，參照?qǐng)D7(c)進(jìn)行說(shuō)明，關(guān)注像素雖屬于圖像信號(hào)A，但無(wú)論選擇水平、垂直、傾斜的哪個(gè)方向，均含有圖像信號(hào)B，因此變?yōu)楹袌D像信號(hào)B的形式的平滑化處理，結(jié)果會(huì)產(chǎn)生模糊。另一方面，在適用本處理時(shí)，如圖7(f)所示，與關(guān)注像素類似的像素在附近是4個(gè)像素，因此滿足步驟S304中的判斷條件，前進(jìn)到步驟S305，實(shí)施使用了關(guān)注像素和該4個(gè)像素的平均處理。其結(jié)果是，關(guān)注像素的處理結(jié)果變?yōu)?80+82+84+80+84)/5 = 82。由此，即使是圖像中的不同信號(hào)電平的邊界，也可不產(chǎn)生模糊地進(jìn)行平滑化。說(shuō)明本實(shí)施方式涉及的X線圖像診斷裝置的效果。一般情況下，在X線圖像診斷裝置的醫(yī)用圖像中，除了主導(dǎo)性的X線的量子噪聲外，裝置的電路噪聲等雖然微弱但也會(huì)對(duì)圖像產(chǎn)生影響。量子噪聲取決于泊松分布的概率過(guò)程，電路噪聲具有接近白噪聲特性的特性。進(jìn)一步，X線平面檢測(cè)器中也存在由缺陷像素(Defect)代表的固定模式噪聲，因此為提供適于診斷的畫(huà)質(zhì)，必須在取舍選擇圖像信號(hào)成分和上述噪聲成分的同時(shí)，進(jìn)行噪聲降低處理。與之相對(duì)，根據(jù)本實(shí)施方式，進(jìn)行是圖像信號(hào)成分還是噪聲成分的判斷，根據(jù)該判斷結(jié)果變更處理方法，因此可使圖像信號(hào)的邊沿部不模糊地獲得噪聲降低的效果。并且，假如將本處理適用于具有脈沖性噪聲的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)時(shí)，掌握一個(gè)脈沖性噪聲具有怎樣程度的大小、即占有幾個(gè)像素，將該像素?cái)?shù)以上的值設(shè)定為Q，則也可去除脈沖性噪聲。進(jìn)一步，在本實(shí)施方式涉及的圖像處理 裝置中，因沒(méi)有時(shí)間軸方向的計(jì)算處理，所以在透視圖像的有動(dòng)作的部分中也不會(huì)產(chǎn)生殘留圖像，可提供一種可獲得一定畫(huà)質(zhì)的圖像處理裝置、X線圖像診斷裝置、及圖像處理方法。(第二實(shí)施方式)第二實(shí)施方式的基本的噪聲降低處理的算法和第一實(shí)施方式相同，說(shuō)明變更步驟S302、S303及S304、使圖像處理高速化的方法的一例。以下參照?qǐng)D8及圖9說(shuō)明第二實(shí)施方式。圖8是表示第二實(shí)施方式的處理流程的流程圖，圖9是表示搜索關(guān)注像素附近與關(guān)注像素類似的像素有幾個(gè)時(shí)、用于高速化處理的表格的示意圖。(步驟S302，)參數(shù)計(jì)算單元23在步驟S302’中，根據(jù)對(duì)搜索用掩模內(nèi)的關(guān)注像素A算出的類似性閾值P、及關(guān)注像素A的像素值I這二個(gè)值，做成圖9所示的LUT3 (橫軸表示像素值(輸入值)，縱軸(W)表示輸出值)。該LUT3的輸入為附近像素的像素值I’，其形態(tài)是滿足下述公式(3)時(shí)以輸出值I. O輸出，不滿足時(shí)，以輸出值O. O輸出(S302’)。I-P < I，< I+P ......(3)(步驟S303，)判斷單元24、具體而言第一判斷單元24a將搜索用掩模內(nèi)含有的附近像素的像素值I’依次輸入到LUT3，加算該輸出值W。其中，將加算了掩模內(nèi)含有的附近像素的全部輸出值W的值定義為WT()tal。搜索方法和第一實(shí)施方式相同。首先，在包圍關(guān)注像素A的環(huán)(Loopl)共8個(gè)像素通過(guò)LUT3的時(shí)間點(diǎn)，調(diào)查WT()tal是幾。假設(shè)Loopl中WT()tal = O、即與關(guān)注像素A類似的像素一個(gè)也不存在時(shí)，在該時(shí)間點(diǎn)結(jié)束搜索，前進(jìn)到步驟S304’。接著，假如Loopl中存在輸出了 W = 1.0的像素時(shí)，關(guān)注與該像素相鄰的外周的各像素，使這些像素通過(guò)LUT3。在搜索用掩模內(nèi)依次重復(fù)這一動(dòng)作，算出搜索用掩模內(nèi)的WTotal(S303，)。(步驟S304’)判斷單元24、具體而言第二判斷單元24b對(duì)通過(guò)步驟S301預(yù)置的圖像信號(hào)判斷閾值Q、通過(guò)步驟S303’算出的WT(rtal進(jìn)行比較，滿足下述公式(4)時(shí)，判斷為圖像信號(hào)成分，不滿足時(shí)判斷為噪聲成分，前進(jìn)到步驟S305或步驟S306 (S304’ )。Wlotal ^ Q ……(4)因此，在第二實(shí)施方式中，將圖3中的步驟S303的對(duì)搜索范圍內(nèi)的各附近像素進(jìn)行的判斷通過(guò)LUT3來(lái)進(jìn)行，從而可通過(guò)較高速的處理獲得和第一實(shí)施方式相同的效果。
本實(shí)施方式涉及的X線圖像診斷裝置在不脫離其主旨的范圍內(nèi)可進(jìn)行變更。例如在上述第一、第二實(shí)施方式中，當(dāng)關(guān)注像素不是噪聲成分時(shí)判斷是圖像信號(hào)成分，區(qū)分為噪聲成分和圖像信號(hào)成分，對(duì)噪聲成分及圖像信號(hào)成分改變處理內(nèi)容的同時(shí)，對(duì)兩者進(jìn)行平均處理，但也可如下構(gòu)成僅判斷關(guān)注像素是否是噪聲成分，對(duì)噪聲成分實(shí)施噪聲降低處理，當(dāng)判斷不是噪聲成分時(shí)，不實(shí)施圖像處理；或?qū)嵤?duì)圖像信號(hào)成分實(shí)施的處理、例如其他方法下的平均處理、邊沿強(qiáng)調(diào)處理。并且，對(duì)圖像信號(hào)成分的圖像處理、噪聲降低處理的內(nèi)容不限于上述實(shí)施方式的處理 內(nèi)容。進(jìn)一步，在上述實(shí)施方式中，根據(jù)X線圖像診斷裝置具有的X線檢測(cè)器的S/N特性，使用對(duì)像素值設(shè)定的、判斷像素值的類似性的類似性閾值，但類似性閾值也可根據(jù)X線平面檢測(cè)器的S/N特性以外的因素產(chǎn)生的像素值的變動(dòng)來(lái)規(guī)定。由此，可進(jìn)行和各種變動(dòng)原因?qū)?yīng)的噪聲判斷、噪聲降低處理等校正。
權(quán)利要求
1.一種圖像處理裝置，其特征在于具有 圖像讀入單元，讀入使用X線圖像診斷裝置對(duì)被檢體進(jìn)行透視或攝影而獲得的醫(yī)用圖像； 判斷單元，根據(jù)對(duì)像素值設(shè)定的、用于判斷與該像素值的類似性的類似性閾值，判斷上述醫(yī)用圖像的各像素是否是噪聲成分； 噪聲成分用校正單元，對(duì)通過(guò)上述判斷單元判斷是噪聲成分的像素進(jìn)行噪聲降低處理； 顯示單元，顯示通過(guò)上述噪聲成分用校正單元校正的上述醫(yī)用圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像處理裝置，其特征在于，上述類似性閾值根據(jù)上述X線圖像診斷裝置具有的X線檢測(cè)器的S/N特性預(yù)先確定。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像處理裝置，其特征在于， 進(jìn)一步具有參數(shù)計(jì)算單元，具有使上述像素值和上述類似性閾值對(duì)應(yīng)的第一數(shù)據(jù)，參照上述第一數(shù)據(jù)，算出和作為判斷對(duì)象的像素的像素值對(duì)應(yīng)的上述類似性閾值， 上述判斷單元使用上述算出的類似性閾值進(jìn)行噪聲成分的判斷。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像處理裝置，其特征在于，上述判斷單元由以下構(gòu)成 第一判斷單元，根據(jù)作為判斷對(duì)象的像素的像素值和上述類似性閾值，判斷作為上述判斷對(duì)象的像素是否和與上述類似性閾值對(duì)應(yīng)的像素值類似； 第二判斷單元，根據(jù)上述第一判斷單元的結(jié)果，判斷作為上述判斷對(duì)象的像素是否是噪聲成分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像處理裝置，其特征在于， 上述第一判斷單元將以作為上述判斷對(duì)象的像素為中心的任意尺寸的搜索范圍內(nèi)的像素的像素值與作為上述判斷對(duì)象的像素的像素值的差值的絕對(duì)值、和上述類似性閾值作比較，判斷是否與作為上述判斷對(duì)象的像素類似， 上述第二判斷單元將與上述搜索范圍內(nèi)存在的作為上述判斷對(duì)象的像素類似的像素?cái)?shù)、和對(duì)應(yīng)上述搜索范圍的尺寸而確定的圖像信號(hào)判斷閾值作比較，進(jìn)行作為上述判斷對(duì)象的像素是否是噪聲成分的判斷。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像處理裝置，其特征在于，上述噪聲成分用校正單元根據(jù)多個(gè)像素的像素值的中間值，進(jìn)行平均處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像處理裝置，其特征在于， 在通過(guò)上述第二判斷單元判斷是噪聲成分的情況下， 上述參數(shù)計(jì)算單元算出位于上述搜索范圍內(nèi)的像素的像素值的中間值，參照上述第一數(shù)據(jù)算出和上述中間值對(duì)應(yīng)的上述類似性閾值，并且對(duì)于像素值，參照為抑制各像素值的S/N比的不均而與對(duì)上述判斷對(duì)象的像素實(shí)施的平均處理中使用的濾波掩模的尺寸建立關(guān)系的第二參數(shù)，算出和上述中間值對(duì)應(yīng)的尺寸， 上述第一判斷單元根據(jù)與上述中間值對(duì)應(yīng)的類似性閾值，以上述判斷對(duì)象的像素為中心，判斷與上述算出的中間值對(duì)應(yīng)的尺寸的濾波掩模內(nèi)存在的各像素是否與上述中間值所對(duì)應(yīng)的像素類似， 上述噪聲成分用校正單元根據(jù)被判斷為與上述中間值所對(duì)應(yīng)的像素類似的像素、及上述中間值所對(duì)應(yīng)的像素，進(jìn)行上述平均處理，將其處理結(jié)果作為上述判斷對(duì)象的像素的像素值輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像處理裝置，其特征在于，進(jìn)一步具有圖像信號(hào)成分用校正單元，在通過(guò)上述判斷單元判斷不是噪聲成分的情況下，根據(jù)使用上述類似性閾值判斷為與上述判斷對(duì)象的像素類似的像素、及上述判斷對(duì)象的像素，進(jìn)行圖像處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像處理裝置，其特征在于， 上述參數(shù)計(jì)算單元對(duì)于像素值，參照為抑制各像素值的S/N比的不均而與對(duì)上述判斷對(duì)象的像素實(shí)施的平均處理中使用的濾波掩模的尺寸建立關(guān)系的第二參數(shù)，算出和上述判斷對(duì)象的像素的像素值對(duì)應(yīng)的尺寸， 上述第一判斷單元根據(jù)與上述判斷對(duì)象的像素的像素值對(duì)應(yīng)的類似性閾值，以上述判斷對(duì)象的像素為中心，判斷與上述算出的判斷對(duì)象的像素的像素值對(duì)應(yīng)的尺寸的濾波掩模內(nèi)存在的各像素是否與作為上述判斷對(duì)象的像素類似， 上述圖像處理裝置進(jìn)一步具有圖像信號(hào)成分用校正單元，根據(jù)判斷為與上述判斷對(duì)象的像素類似的像素、及上述判斷對(duì)象的像素，進(jìn)行上述平均處理，將該處理結(jié)果作為上述判斷對(duì)象的像素的像素值輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像處理裝置，其特征在于， 上述參數(shù)計(jì)算單元根據(jù)上述判斷對(duì)象的像素的像素值、及與該像素值對(duì)應(yīng)的上述類似性閾值，生成查找表，該查找表是在輸入了比從上述判斷對(duì)象的像素的像素值減去和該像素值對(duì)應(yīng)的上述類似性閾值的值大、且比向上述判斷對(duì)象的像素的像素值加算和該像素值對(duì)應(yīng)的上述類似性閾值的值小的、像素值的情況下，以輸出值I. O輸出，并且，在輸入了從上述判斷對(duì)象的像素的像素值減去和該像素值對(duì)應(yīng)的上述類似性閾值的值以下的像素值、或是向上述判斷對(duì)象的像素的像素值加算和該像素值對(duì)應(yīng)的上述類似性閾值的值以上的像素值的情況下，以輸出值O. O輸出， 上述第一判斷單元算出在上述查找表內(nèi)輸入上述搜索范圍內(nèi)的所有像素的像素值而獲得的輸出值的總計(jì)值，上述第二判斷單元比較上述總計(jì)值和上述圖像信號(hào)判斷閾值，進(jìn)行上述判斷對(duì)象的像素是否是噪聲成分的判斷。
11.一種X線圖像診斷裝置，其特征在于，具有權(quán)利要求I所述的圖像處理裝置。
12.—種圖像處理方法，其特征在于，使計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下各項(xiàng) 讀入使用X線圖像診斷裝置對(duì)被檢體進(jìn)行透視或攝影而獲得的醫(yī)用圖像的步驟； 根據(jù)對(duì)像素值設(shè)定的、用于判斷與該像素值的類似性的類似性閾值，判斷上述醫(yī)用圖像的各像素是否是噪聲成分的步驟； 對(duì)通過(guò)上述判斷單元判斷是噪聲成分的像素進(jìn)行噪聲降低處理的步驟； 顯示進(jìn)行了上述噪聲降低處理的醫(yī)用圖像的步驟。
全文摘要
為使數(shù)字X線圖像數(shù)據(jù)不依賴于S/N特性、并使圖像信號(hào)的邊沿部不模糊地進(jìn)行噪聲降低處理，并以一定的畫(huà)質(zhì)顯示，光柵掃描并讀入醫(yī)用圖像(S301)，使用考慮到了S/N特性的類似性閾值P判斷各關(guān)注像素是圖像信號(hào)成分還是噪聲(S302～S304)，實(shí)施以下處理中的一個(gè)接受關(guān)注像素是圖像信號(hào)成分的判斷結(jié)果的處理(S305)、或接受是噪聲成分的判斷的處理(S306)。
文檔編號(hào)G06T5/00GK102802530SQ20108002807
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2010年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日
發(fā)明者重村宗作, 鈴木克己 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立醫(yī)療器械