CN102609976A - 一种三维灰度图像的处理方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三维灰度图像的处理方法和系统。所述方法，包括：在得到三维灰度图像在某一显示方向上的显示图像后，如果接收到显示该显示图像的侧面的请求时，对该显示图像侧面的图像进行平滑处理，并将平滑处理后得到的图像作为显示结果进行输出处理。

Description

一种三维灰度图像的处理方法和系统

技术领域

本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种三维灰度图像的处理方法和系统。

背景技术

灰度图像是指一种图像显示方式，其每个像素的颜色皆介于黑、白之间。若以RGB(Red Green Blue)形式表示像素颜色，则三原色数值相同时为灰度图像。通常但不限于，将黑、白之间(含黑、白)划分为256个层次，用0～255表示灰度的级别。0表示纯黑色，255表示纯白色。灰度图像在医学、图像识别领域有很广泛的用途。

MRC格式是电子显微镜成像领域常用的数据文件格式，一个MRC格式的文件中可存入一系列图片数据。当存入一系列图片数据时其本质为一个三维数组。而这些三维数组能够组成一个三维灰度图像。当然，三维灰度图像包含但不限于MRC图像。数组元素的数据类型包括但不限于char、short、float型，三维灰度图像在计算机中通常为x-y-z三维数组，数组元素的数据类型不限，但在显示时需要转换为char型，即映射到0～255的数值范围以内。

三维灰度图像在显示时，并非显示三维灰度图像，而是显示其中某一层，即二维图像。举例来说，默认按照x-y方向显示，即以z为图片数量，每个z对应一张x-y灰度图片。或以x-z方向显示，以y为图片数量，每个y对应一张x-z灰度图片。传统上，将三维数组每个元素映射至0～255时，是根据所有元素转换的。因为映射时需要有平均值等做参数。但是这种方法当三维数组元素的值差距较大时，会导致灰度图像对比度降低。例如第一张x-y图本身的平均值和最后一张x-y图本身的平均值差距很大，则导致整体的平均值降低，使得显示效果较差，对比度不高。

发明内容

本发明提供一种三维灰度图像的处理方法和系统，要解决的技术问题是图像显示效果对比度低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种三维灰度图像的处理方法，包括：

在得到三维灰度图像在某一显示方向上的显示图像后，如果接收到显示该显示图像的侧面的请求时，对该显示图像侧面的图像进行平滑处理，并将平滑处理后得到的图像作为显示结果进行输出处理。

优选的，所述方法还具有如下特点：所述对该显示图像侧面的图像进行平滑处理，包括：

获取该显示图像侧面的图像上像素点周边最近的至少两个像素点的像素值；

对得到的像素值进行取平均处理，得到平均像素值；

将该像素点的像素值更新为得到的平均像素值。

优选的，所述方法还具有如下特点：所述像素点周边最近的至少两个像素点的像素值是指：

如果该像素点的位置为该第一显示图像侧面的图像的边界，则获取该像素点周边最近的3个像素点或5个像素点的像素值，否则，获取该像素点周边最近的8个像素点的像素值。

一种三维灰度图像的处理系统，包括：

处理装置，用于在得到三维灰度图像在某一显示方向上的显示图像后，如果接收到显示该显示图像的侧面的请求时，对该显示图像侧面的图像进行平滑处理；

输出装置，用于将平滑处理后得到的图像作为显示结果进行输出处理。

优选的，所述系统还具有如下特点：所述处理装置，包括：

获取模块，用于获取该显示图像侧面的图像上像素点周边最近的至少两个像素点的像素值；

处理模块，与所述获取模块相连，用于对得到的像素值进行取平均处理，得到平均像素值；

更新模块，与所述处理模块相连，用于将该像素点的像素值更新为得到的平均像素值。

优选的，所述系统还具有如下特点：

所述获取模块，用于在该像素点的位置为该第一显示图像侧面的图像的边界时，获取该像素点周边最近的3个像素点或5个像素点的像素值；在该像素点的位置不为该第一显示图像侧面的图像的边界时，获取该像素点周边最近的8个像素点的像素值。

本发明提供的实施例，在显示侧面时，对图像做一次平滑操作，消除条纹，提升了显示效果；另外，由于查看图片不需要数值上完全精确，且从原始数据映射至灰度值已经有了精度损失，所以这种方式的显示效果较好，且精度可以接受。

附图说明

图1为本发明提供的三维灰度图像的处理方法实施例的流程示意图；

图2为本发明提供的三维灰度图像的处理系统实施例的结构示意图；

图3为图2所示系统实施例中处理装置21的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

发明人发现，以每片x-y方向的图片为单位(即一个二维数组)进行映射并保存。这样处理，对默认方向来说，每张x-y图片的对比度有较大改善。但全部映射完成后，如果以其它方向如x-z方向进行查看，会发现有较明显的条纹，是因为每层的x-y灰度值各不相同。简单来说，想象一摞纸，每张颜色都不相同。因此提供如下解决方案。

图1为本发明提供的三维灰度图像的处理方法实施例的流程示意图。图1所示方法实施例，包括：

步骤11、在得到三维灰度图像在某一显示方向上的显示图像后，如果接收到显示该显示图像的侧面的请求时，对该显示图像侧面的图像进行平滑处理；

步骤12、将平滑处理后得到的图像作为显示结果进行输出处理。

下面以一具体实施例进行说明：

本实施例以处理MRC图片文件的流程为例进行说明：

步骤S110，读取MRC图片文件的文件头(以下称为MRC文件头)，本实施例中MRC文件头为1024字节；MRC图片文件除文件头之外的其余数据为MRC图片数据(以下称为图片数据)；

本实施例选择MRC图片文件格式，但本发明并不限于MRC文件格式。

步骤S120，根据MRC文件头获得MRC图片的X维度的像素数量、Y维度的像素数量、Z维度的像素数量和数据模式；

若以X-Y方向为考量，则X维度的像素数量为图片长度，Y维度的像素数量为图片宽度，Z维度的像素数量为图片数量。

具体地，是根据MRC文件头的前16个字节来确定MRC图片的长度、宽度、图片数量和数据模式；以每四个字节为一个单位，按照整型的数据类型解释该MRC文件头，即可获得MRC图片的长度、宽度、图片数量和数据模式；

其中，上述的数据模式是指MRC文件的数据是以何种数据格式存放的，举例来说，就是判断该MRC文件在存储时是以浮点型(float)存放还是以字符型(char)存放等)，后续处理方式与此格式有关；

步骤S130，根据MRC图片的数据模式，在内存的第一空间中动态建立三维数组，以一个X-Y为单位(即S120中所述长、宽为一张图)，从文件中顺序读取每一张图片存在临时数组中，并做归一化映射，将映射后的结果按顺序存入三维数组；

其中，归一化映射由如下几步组成：

第一遍扫描临时数组，取得全部数组元素的平均值；

第二遍扫描临时数组，取得全部数组元素的标准差；

第三遍扫描临时数组，根据莱特准则剔除异常值之后取得数组元素的最大值和最小值；

第四遍扫描临时数组，将数组元素归一化至0～255的区间，并将结果存入三维数组的相应位置中。

本实施例选择莱特准则，但不限于使用该准则。

步骤S140，当要求显示x-z面或y-z面时，首先根据欲显示的图片创建相应大小的数组。然后扫描三维数组相应位置，将相应位置的像素值赋值到新数组，新数组填充完毕后做平滑处理。

其中，平滑处理具体来说：

获取该显示图像侧面的图像上像素点周边最近的至少两个像素点的像素值；

对得到的像素值进行取平均处理，得到平均像素值；

将该像素点的像素值更新为得到的平均像素值。

需要说明的是，所述像素点周边最近的至少两个像素点的像素值是指：

如果该像素点的位置为该第一显示图像侧面的图像的边界，则获取该像素点周边最近的3个像素点或5个像素点的像素值，否则，获取该像素点周边最近的8个像素点的像素值。

如果以二维数据进行处理的话，可以描述如下：取得某一个像素的位置，该位置取决于将数组视为二维数组时，元素所在的坐标；取得其周边8个点的值并计算平均值(若该点位于边界，则周边点的数量相应减少)；用平均值替代原始值。

本实施例采用的平滑处理方法较易编程实现，但平滑处理方法不限于此。可根据显示的是x-z面或y-z面，在取平均值时减少两个点(即x-y面的两点)。也可不用算数平均值而改用几何平均值等方法。

步骤S150，将处理好的数组加上相应的文件头并显示或保存。

本发明提供的方法实施例，在显示侧面时，对图像做一次平滑操作，消除条纹，提升了显示效果；另外，由于查看图片不需要数值上完全精确，且从原始数据映射至灰度值已经有了精度损失，所以这种方式的显示效果较好，且精度可以接受。

图2为本发明提供三维灰度图像的处理系统实施例的结构示意图。结合上文所述的方法实施例，图2所示系统实施例，包括：

处理装置21，用于在得到三维灰度图像在某一显示方向上的显示图像后，如果接收到显示该显示图像的侧面的请求时，对该显示图像侧面的图像进行平滑处理；

输出装置22，用于将平滑处理后得到的图像作为显示结果进行输出处理。

图3为图2所示系统实施例中处理装置21的结构示意图。图3所示处理装置21包括：

获取模块301，用于获取该显示图像侧面的图像上像素点周边最近的至少两个像素点的像素值；

处理模块302，与所述获取模块301相连，用于对得到的像素值进行取平均处理，得到平均像素值；

更新模块303，与所述处理模块302相连，用于将该像素点的像素值更新为得到的平均像素值。

优选的，所述获取模块301，用于在该像素点的位置为该第一显示图像侧面的图像的边界时，获取该像素点周边最近的3个像素点或5个像素点的像素值；在该像素点的位置不为该第一显示图像侧面的图像的边界时，获取该像素点周边最近的8个像素点的像素值。

下面以一具体实施例对本发明提供的系统作进一步说明：

本实施例主要包括读取模块、获取模块、归一化模块、平滑处理模块、保存模块，其中：

读取模块，用于读取图像文件的文件头；

获取模块，与读取模块相连，用于分析文件头，取得图片文件三维的长度信息；

归一化模块，与获取模块相连，用于将图片数据归一化并存入新的数组；

平滑处理模块，与归一化模块相连，当需要从非x-y方向读取文件时，调用此模块，用于从归一化模块的输出中读取图片数据并做平滑处理；

保存模块，与平滑处理模块相连，用于将平滑处理模块产生的数据加入文件头并保存。

本实施例在显示灰度图像前分两步处理数据，提高了显示效果。

上述归一化模块包括：

读取模块，用于按x-y方向读取一张图片；

平均值模块，用于计算该图片像素数据的平均值；

标准差模块，用于计算该图片像素数据的标准差；

最大最小值模块，用于取得该图片像素数据的最大、最小值；

归一化计算模块，用于根据最大、最小值计算每个像素点的归一化数值并保存到新数组。

上述步骤循环多次，次数为图片张数，即z方向长度。

上述平滑处理模块包括：

创建存储空间模块，用于根据需要读取图片的大小在内存中开辟空间；

读取模块，用于根据需要读取的图片数据并存放入新开辟的空间；

平滑模块，用于将新空间中的数据做平滑处理。

应用实例

本应用实例处理的是一个拥有512*512*32个像素点的浮点型数据的MRC图片文件。

读取模块读取MRC文件头。

获取模块根据MRC文件头获取x维度长度为512，y维度长度为512，z维度长度为32，数据模式为浮点类型。根据三维长度建立512*512*32长度的三维字符型数组。

归一化模块将数据进行归一化处理。归一化模块中的读取模块建立x*y即512*512大小的浮点型数组，并读入第一张图片，归一化模块230中的平均值模块根据数组元素计算出平均值avg，归一化模块230中的标准差模块根据avg和数组元素计算出标准差dev，归一化模块230中的最大最小值模块统计数组元素小于dev 3倍的数据中的最大值max和最小值min，归一化模块230中的归一化计算模块根据max、min、每个元素的数据将该元素归一化至0～255的区间内并存入三维字符型数组，循环z即32次以上步骤直到所有图片数据都处理完毕。

需要从y-z方向查看图片时调用平滑处理模块将图片数据读取并做平滑处理。平滑处理模块240中的创建存储空间模块根据y、z大小创建512*32大小的字符型数组，平滑处理模块中的读取模块，读取y-z方向的图片，即从第x个元素开始(根据要读取的图片序号)，每隔512个元素读取一个元素，按顺序填入数组，平滑处理模块中的平滑模块，扫描数组，根据元素所在位置，用与其相邻点的平均值代替。

保存模块将平滑后的数据加上图片的文件头进行保存或显示。

本发明提供的系统实施例，在显示侧面时，对图像做一次平滑操作，消除条纹，提升了显示效果；另外，由于查看图片不需要数值上完全精确，且从原始数据映射至灰度值已经有了精度损失，所以这种方式的显示效果较好，且精度可以接受。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种三维灰度图像的处理方法，其特征在于，包括：

在得到三维灰度图像在某一显示方向上的显示图像后，如果接收到显示该显示图像的侧面的请求时，对该显示图像侧面的图像进行平滑处理，并将平滑处理后得到的图像作为显示结果进行输出处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对该显示图像侧面的图像进行平滑处理，包括：

获取该显示图像侧面的图像上像素点周边最近的至少两个像素点的像素值；

对得到的像素值进行取平均处理，得到平均像素值；

将该像素点的像素值更新为得到的平均像素值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述像素点周边最近的至少两个像素点的像素值是指：

如果该像素点的位置为该第一显示图像侧面的图像的边界，则获取该像素点周边最近的3个像素点或5个像素点的像素值，否则，获取该像素点周边最近的8个像素点的像素值。

4.一种三维灰度图像的处理系统，其特征在于，包括：

处理装置，用于在得到三维灰度图像在某一显示方向上的显示图像后，如果接收到显示该显示图像的侧面的请求时，对该显示图像侧面的图像进行平滑处理；

输出装置，用于将平滑处理后得到的图像作为显示结果进行输出处理。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述处理装置，包括：

获取模块，用于获取该显示图像侧面的图像上像素点周边最近的至少两个像素点的像素值；

处理模块，与所述获取模块相连，用于对得到的像素值进行取平均处理，得到平均像素值；

更新模块，与所述处理模块相连，用于将该像素点的像素值更新为得到的平均像素值。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：

所述获取模块，用于在该像素点的位置为该第一显示图像侧面的图像的边界时，获取该像素点周边最近的3个像素点或5个像素点的像素值；在该像素点的位置不为该第一显示图像侧面的图像的边界时，获取该像素点周边最近的8个像素点的像素值。

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