專利名稱：對(duì)數(shù)字x射線幀系列降噪的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字X射線圖像處理領(lǐng)域，能用于解決與通過使用包括X射線的高能輻射獲得的數(shù)字X射線幀的處理有關(guān)的問題。更具體地，本發(fā)明是為數(shù)字X射線幀系列的圖像降噪而設(shè)計(jì)的。
背景技術(shù)：
目前,臨床實(shí)踐中對(duì)數(shù)字X射線巾貞系列(frame series)有不同的處理方法:銳度增強(qiáng)、解剖學(xué)結(jié)構(gòu)增強(qiáng)(anatomicalstructures emphasis)、減法(substraction)等。提高數(shù)字X射線幀系列質(zhì)量最重要的方法被認(rèn)為是圖像降噪方法。因此，在血管造影過程中對(duì)醫(yī)療器械進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，并且通過以導(dǎo)管注入造影劑(contrast medium)來檢查血管系統(tǒng)。為了降低患者/醫(yī)護(hù)人員的輻射吸收計(jì)量，采用低劑量，這導(dǎo)致得到的醫(yī)學(xué)圖像的信噪比(S/N)低(引證文件I)。因此，對(duì)于數(shù)字射線照相術(shù)，迫切需要開發(fā)一種考慮了該問題的濾波方法，使得噪聲能保留診斷信息，并能以高分辨率和高幀速、以很高水平的信號(hào)強(qiáng)度相關(guān)噪聲(signalintensity-dependent noise)實(shí)時(shí)運(yùn)行。在開發(fā)醫(yī)療用數(shù)字幀系列濾波算法時(shí)，研究者遇到了一些問題。第一個(gè)問題涉及當(dāng)圖像噪聲的水平本質(zhì)上依賴于信號(hào)強(qiáng)度時(shí)，圖像噪聲的評(píng)估。第二個(gè)問題涉及當(dāng)信號(hào)強(qiáng)度因使用自動(dòng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)系統(tǒng)或由于X射線管的不穩(wěn)定性而發(fā)生突變時(shí)，補(bǔ)償信號(hào)強(qiáng)度的必要性。第三個(gè)問題涉及幀系列由于以下不同種類的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的變化:操作臺(tái)或X射線管/檢測(cè)器的運(yùn)動(dòng)、病人的移動(dòng)或其體內(nèi)的生理過程、血管造影劑的流動(dòng)。最后，第四個(gè)問題是，必須考慮濾波質(zhì)量與進(jìn)行實(shí)時(shí)濾波的要求之間的平衡。該問題也涉及到以下濾波方法的選擇:巾貞堆棧(stack of frame)內(nèi)的時(shí)空平均計(jì)算、變換空間(金字塔變換、小波變換等)內(nèi)的時(shí)間濾波、組合平均方法等。下面詳細(xì)說明這些問題中的每個(gè)。先來考慮信號(hào)相關(guān)噪聲的估計(jì)問題。實(shí)際上，無論對(duì)于單個(gè)數(shù)字幀還是對(duì)于數(shù)字幀系列，現(xiàn)有的每種噪聲濾波方法都使用與噪聲的譜特性有關(guān)的信息。相對(duì)大量的降噪方法用噪聲方差值作為參數(shù)。很多作者的文章表明，越精確地知道噪聲方差值，降噪算法的質(zhì)量就越高(引證文件2和3)。現(xiàn)在來探究數(shù)字射線照相術(shù)中噪聲的本質(zhì)。檢測(cè)器測(cè)量X射線輻射的衰減強(qiáng)度(例如，穿透正在檢查的對(duì)象)。在曝光期間，每一檢測(cè)器單元(cell)通過吸收光子來累積平灼及個(gè)電子。累積的電子的數(shù)量N可通過泊松分布隨機(jī)變量來模型化:
權(quán)利要求
1.一種對(duì)數(shù)字X射線幀系列降噪的方法，包括:獲取數(shù)字X射線幀、逐幀估計(jì)信號(hào)相關(guān)噪聲方差、運(yùn)動(dòng)估計(jì)和補(bǔ)償、閃爍效應(yīng)估計(jì)和補(bǔ)償、以及幀遞歸平均，其特征在于， 對(duì)依賴于信號(hào)強(qiáng)度的噪聲方差的逐幀估計(jì)包括對(duì)與原始幀的邊緣相對(duì)應(yīng)的噪聲幀的像素值的形態(tài)學(xué)檢測(cè)； 通過使用對(duì)噪聲方差的區(qū)間估計(jì)的穩(wěn)健分段線性近似來獲得噪聲對(duì)信號(hào)強(qiáng)度的表依賴關(guān)系； 用對(duì)原始數(shù)字幀的噪聲方差的逐像素估計(jì)來計(jì)算噪聲圖； 在對(duì)運(yùn)動(dòng)和閃爍效應(yīng)進(jìn)行估計(jì)和補(bǔ)償時(shí)，對(duì)塊匹配使用金字塔方案； 考慮運(yùn)動(dòng)估計(jì)塊重疊，在運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償時(shí)，通過使用平滑權(quán)重窗口來平均塊重疊； 通過將參考幀和當(dāng)前幀除以相應(yīng)的平均幀來進(jìn)行閃爍效應(yīng)補(bǔ)償，所述參考幀和當(dāng)前幀通過對(duì)幀進(jìn)行L F濾波來獲得； 為了補(bǔ)償閃爍效應(yīng)，將參考幀的局部平均強(qiáng)度降低為當(dāng)前幀的局部平均強(qiáng)度，其中，將參考幀除以其運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償平均幀，再乘以當(dāng)前幀的平均幀； 用于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償假象校正的遞歸平均包括:基于對(duì)給定幀的像素相似性和結(jié)構(gòu)相似性的計(jì)算，將當(dāng)前濾波后的幀與其原始幀相混合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，旨在降低對(duì)計(jì)算出的、與幀的邊緣相對(duì)應(yīng)的圖像像素估計(jì)的影響的噪聲方差估計(jì)涉及當(dāng)前幀與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償幀之差。
全文摘要
一種對(duì)數(shù)字X射線幀系列降噪的方法，包括獲取數(shù)字X射線幀、逐幀估計(jì)信號(hào)相關(guān)噪聲方差、運(yùn)動(dòng)估計(jì)和補(bǔ)償、閃爍效應(yīng)估計(jì)和補(bǔ)償、以及幀遞歸平均。本發(fā)明的技術(shù)效果在于，由于降噪而提高了所獲得的圖像的質(zhì)量。降噪過程包括三個(gè)階段對(duì)信號(hào)相關(guān)噪聲方差逐幀估計(jì)；運(yùn)動(dòng)估計(jì)和評(píng)價(jià)以及閃爍效應(yīng)估計(jì)和評(píng)價(jià)；以及通過遞歸平均的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償假象校正。
文檔編號(hào)G06T5/00GK103177423SQ20121037195
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月7日
發(fā)明者謝爾蓋依·瓦西列維奇·莫科里夫 申請(qǐng)人:伊姆普斯封閉式股份有限公司