CN103366349B - 一种消除平板探测器线噪声的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种消除平板探测器线噪声的方法及装置。首先对具有线噪声的原始图像进行水平方向的低通滤波处理，消除量子噪声和电路噪声；再对低通滤波处理后的图像进行竖直方向平滑处理；利用平滑处理后的图像和所述原始图像得到线噪声图像；根据所得到的线噪声图像，对每行的线噪声进行估计；针对每行的所有像素，以该行的线噪声估计为基础进行线噪声消除操作。该方法能够在有效消除线噪声的同时不会损失图像的细节，较好的保持边缘和分辨率，并且不会引入新的伪影，从而保证了图像的真实性。
Description
技术领域
本发明涉及医学图像处理技术领域，尤其涉及一种消除平板探测器线噪声的方法及装置。
背景技术
目前，在医学图像处理技术领域中，平板探测器利用非晶硒将X光直接转换为电荷或者使用荧光材料(如CsI)将X光转换为可见光后通过非晶硅转换为电荷，对于产生出来的电荷使用一个TFT(ThinFilmTransistor，薄膜场效应晶体管)矩阵存储，对于存储在TFT中的电荷，一般情况下驱动电路逐行的对TFT矩阵施加驱动电压，从而读取出一行的数据。在逐行读取过程中因为驱动电压随机波动的等原因，各行之间电流强度并不一致，在最终的图像上表现为水平方向的条纹状噪声，称之为线噪声。对于按列驱动的情形，原理与之相同，仅条纹变为竖直方向，不失一般性这里以水平条纹来进行说明。
现有技术方案中消除图像中线噪声的方法包括：1、将图像中特定区域，如左侧或右侧利用铅板遮挡使得在X光曝光采集图像的同时获得一个暗区域，该暗区域的也可以在设计平板探测器时将非晶硒或者荧光材料留出空白区域，使之空白区域下的TFT单元不对X光做出响应。利用暗区域的每行像素来估计图像的线噪声，以此噪声为基础消除图像中线噪声，此类方法未考虑暗区域和被照射区域的线噪声之间的差异，最终的结果并不理想。2、对曝光图像来每行或者对每行进行分段来估计线噪声。这类方法对于图像中平滑的区域可以获取较好的结果，但是对于图像中存在剧烈变化尤其是锐利的边缘的情况下，获得的线噪声会出现偏差，最后导致图像中出现伪影。3、对于曝光图像将其在竖直方向进行低通滤波，得到低频成分（假设其不包含线噪声成分）。将其进行水平方向的低通滤波得到低频成分（包含linenoise成分），将此低频成分与原始图像作差，得到所谓的高频成分（包含图像的细节、量子噪声以及电路噪声）。最后将高频成分和低频成分相加，得到去除线噪声之后的图像。这类方法会导致图像中竖直方向的边缘平滑，甚至于对锐利的边缘出现伪影，降低图像的分辨率；在较为强烈的水平边缘区域出现条状伪影。
由此可见，现有消除线噪声的技术方案还需要进一步的改进，现有技术方案不能较好的去除线噪声，甚至于在消除噪声的同时导致伪影或者降低图像的质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种消除平板探测器线噪声的方法及装置，能够在有效消除线噪声的同时不会损失图像的细节，较好的保持边缘和分辨率，并且不会引入新的伪影，从而保证了图像的真实性。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种消除平板探测器线噪声的方法，所述方法包括：
对具有线噪声的原始图像进行水平方向的低通滤波处理；
对低通滤波处理后的图像进行竖直方向平滑处理；
利用平滑处理后的图像和所述原始图像得到线噪声图像；
根据所得到的线噪声图像，对每行的线噪声进行估计；
针对每行的所有像素，以该行的线噪声估计为基础进行线噪声消除操作。
或，所述方法包括：
对具有线噪声的原始图像进行竖直方向平滑处理；
利用平滑处理后的图像和所述原始图像得到线噪声图像；
根据所得到的线噪声图像，对每行的线噪声进行估计；
针对每行的所有像素，以该行的线噪声估计为基础进行线噪声消除操作。
所述低通滤波处理具体为：在水平方向上采用均值滤波的滤波操作。
所述竖直方向平滑处理具体包括：
在竖直方向上采用均值滤波算法进行平滑处理操作，
或，在竖直方向上采用双边滤波算法进行平滑处理操作。
所述利用平滑处理后的图像和所述原始图像得到线噪声图像，具体包括：
若针对加性的线噪声，则将所述平滑处理后的图像与所述原始图像作差后得到线噪声图像；
或，若针对噪声水平随图像亮度值变化的乘性噪声，则将所述平滑处理后的图像与所述原始图像作差后，再将差值与像素的亮度值作商后得到线噪声图像。
所述对每行的线噪声进行估计，具体包括：
对每行的线噪声进行中值滤波，并将中间值作为该行的线噪声估计；
或，将每行的每一个像素点近邻的局部范围内的中间值作为该点的线噪声估计。
所述以该行的线噪声估计为基础进行线噪声消除操作，具体包括：
若针对加性的线噪声，则以该行的线噪声估计为基础对每个像素减去对应的线噪声；
或，若针对噪声水平随图像亮度值变化的乘性噪声，则以该行的线噪声估计为基础对每个像素乘以对应的线噪声。
若针对加性的线噪声，所述减去对应的线噪声的操作为乘以一个加权系数后再相减；
或，若针对噪声水平随图像亮度值变化的乘性噪声，所述乘以对应的线噪声的操作为乘以一个加权系数后再相乘。
一种消除平板探测器线噪声的装置，所述装置包括：
平滑处理模块，用于对具有线噪声的原始图像进行竖直方向平滑处理；
线噪声图像获取模块，用于利用所述平滑处理模块平滑处理后的图像和所述原始图像得到线噪声图像；
线噪声估计模块，用于根据所述线噪声图像获取模块所得到的线噪声图像，对每行的线噪声进行估计；
线噪声消除模块，用于针对每行的所有像素，以所述线噪声估计模块得到的该行的线噪声估计为基础进行线噪声消除操作。
所述装置还包括：低通滤波处理模块，用于对具有线噪声的原始图像首先进行水平方向的低通滤波处理；再将所述低通滤波处理模块处理后的图像传递给所述平滑处理模块进行后继处理。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，首先对具有线噪声的原始图像进行水平方向的低通滤波处理，消除量子噪声和电路噪声；再对低通滤波处理后的图像进行竖直方向平滑处理；利用平滑处理后的图像和所述原始图像得到线噪声图像；根据所得到的线噪声图像，对每行的线噪声进行估计；针对每行的所有像素，以该行的线噪声估计为基础进行线噪声消除操作。该方法能够在有效消除线噪声的同时不会损失图像的细节，较好的保持边缘和分辨率，并且不会引入新的伪影，从而保证了图像的真实性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的消除平板探测器线噪声的方法流程示意图。
图2为本发明实施例所举出的具有线噪声图像的示意图；
图3为本发明实施例所举出的从图2中分离出来的线噪声示意图；
图4为本发明实施例所举出的最终处理后所得到的示意图；
图5为本发明实施例所举出的按照其它方法处理后所得到的示意图；
图6为本发明实施例提供的消除平板探测器线噪声的装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明实施例所述消除平板探测器线噪声方法及装置是对于平板探测器在图像采集过程中引入的各行之间随机、每行内部近似的线噪声的一种处理方法。这种噪声主要但不限定是因为TFT阵列按照行方向进行驱动读取数据导致的，其表现为图像上的水平方向条纹。这里需要进一步说明的是，下面所给出的实施例中是以消除水平方向的线噪声为例的，如果对于以列方向读取数据的平板探测器，对应的处理方法只需要将水平方向的行处理更改为列处理即可。
下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例提供的消除平板探测器线噪声的方法流程示意图，所述方法包括：
步骤11：对具有线噪声的原始图像进行水平方向的低通滤波处理；
在该步骤中，低通滤波处理是为了消除量子噪声的影响，可以使用均值滤波或者其他方式的滤波操作，只在水平方向进行操作。
值得注意的是，在不考虑量子噪声影响的情况下，可以省略该操作步骤，即该步骤11为可选操作；若省略该步骤会导致在后续步骤中得到的线噪声图像受到量子噪声的影响，降低最终的估计结果。
以具体的实例来说，如图2所示为本发明实施例所举出的具有线噪声图像的示意图，图2中包括分辨率线对卡1和具有强烈边缘的物体2，其中前景和背景区域都存在水平条纹的线噪声3，本实施例就是针对该图2所示的具有线噪声的图像进行后继操作。
步骤12：对低通滤波处理后的图像进行竖直方向平滑处理；
所述竖直方向平滑处理具体操作为：可以使用均值滤波或者其他方式的滤波操作，在水平方向进行操作。
另外，为了降低图像中水平方向边缘对平滑操作的影响，可以使用双边滤波算法来进行平滑处理操作，这里的双边滤波算法需要只对竖直方向进行操作。
在具体实现中，也可省略步骤11，直接对具有线噪声的原始图像进行竖直方向平滑处理。
步骤13：利用平滑处理后的图像和所述原始图像得到线噪声图像；
在该步骤中，利用平滑处理后的图像和所述原始图像得到线噪声图像的具体操作为：
若针对加性的线噪声，则可以将所述平滑处理后的图像与所述原始图像作差后得到线噪声图像；
若针对噪声水平随图像亮度值变化的乘性噪声，则可以将所述平滑处理后的图像与所述原始图像作差后，再将差值与像素的亮度值作商后得到线噪声图像。
以上述例子进行说明，如图3所示为本发明实施例所举出的从图2中分离出来的线噪声示意图，图3中包括按照上述操作后分离出来的线噪声4。
步骤14：根据所得到的线噪声图像，对每行的线噪声进行估计；
在该步骤中，对每行的线噪声进行估计的具体操作为：可以使用中值滤波方法，对每行的线噪声进行中值滤波，并将中间值作为该行的线噪声估计；
另外，在不考虑运行效率的情况下，还可以将每行的每一个像素点近邻的局部范围内的中间值作为该点的线噪声估计，同时为了避免干扰和准确性，其领域范围的大小不应小于100个像素。
步骤15：针对每行的所有像素，以该行的线噪声估计为基础进行线噪声消除操作。
在该步骤中，所述以该行的线噪声估计为基础进行线噪声消除操作，具体过程为：
若针对加性的线噪声，则以该行的线噪声估计为基础对每个像素减去对应的线噪声；另外，该操作也可以在乘以一个加权系数后再相减；
若针对噪声水平随图像亮度值变化的乘性噪声，则以该行的线噪声估计为基础对每个像素乘以对应的线噪声；另外，该操作也可以在乘以一个加权系数后再相乘。
以上述例子进行说明，如图4所示为本发明实施例所举出的最终处理后所得到的示意图，图4中：按照上述操作处理之后，线对卡的分辨率保持不变，且前景和背景区域的线噪声均被消除。
本发明实施例的关键在于对线噪声进行合理的估计，将每一行中每个像素分解为由平板探测器对X光正常的响应和附加的线噪声两部分；利用图像平滑处理避免导致图像分辨率下降的问题，同时不会发生由于较大范围边缘和明暗剧烈变化，导致线噪声估计不准而引入的伪影，例如如图5所示为按照其它方法处理后所得到的示意图，图5中正是由于较大范围边缘和明暗剧烈变化，从而导致线噪声估计不准而引入了伪影5。
基于上述的方法实施例，本发明还提供了一种消除平板探测器线噪声的装置，如图6所示为本发明实施例提供的消除平板探测器线噪声的装置结构示意图，所述装置包括：
平滑处理模块，用于对具有线噪声的原始图像进行竖直方向平滑处理；
线噪声图像获取模块，用于利用所述平滑处理模块平滑处理后的图像和所述原始图像得到线噪声图像；
线噪声估计模块，用于根据所述线噪声图像获取模块所得到的线噪声图像，对每行的线噪声进行估计；
线噪声消除模块，用于针对每行的所有像素，以所述线噪声估计模块得到的该行的线噪声估计为基础进行线噪声消除操作。
另外，在具体实现中，所述装置还可以包括：
低通滤波处理模块，用于对具有线噪声的原始图像首先进行水平方向的低通滤波处理；再将所述低通滤波处理模块处理后的图像传递给所述平滑处理模块进行后继处理。该低通滤波处理模块为可选模块。
综上所述，本发明实施例所述方法和装置不需要暗场图像等先验信息，直接对采集得到的图像进行处理，并利用每一行估计得到的线噪声值来对整行的线噪声进行消除，该方法在有效消除线噪声的同时不会损失图像的细节，从而较好的保持边缘和分辨率，并且不会引入新的伪影，如条状伪影，进而保证了图像的真实性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种消除平板探测器线噪声的方法，其特征在于，所述方法包括：
对具有线噪声的原始图像进行水平方向的低通滤波处理；
对低通滤波处理后的图像进行竖直方向平滑处理；
利用平滑处理后的图像和所述原始图像得到线噪声图像；
根据所得到的线噪声图像，对每行的线噪声进行估计；
针对每行的所有像素，以该行的线噪声估计为基础进行线噪声消除操作；
或，所述方法包括：
对具有线噪声的原始图像进行竖直方向平滑处理；
利用平滑处理后的图像和所述原始图像得到线噪声图像；
根据所得到的线噪声图像，对每行的线噪声进行估计；
针对每行的所有像素，以该行的线噪声估计为基础进行线噪声消除操作；
其中，所述利用平滑处理后的图像和所述原始图像得到线噪声图像，具体包括：
若针对加性的线噪声，则将所述平滑处理后的图像与所述原始图像作差后得到线噪声图像；或，若针对噪声水平随图像亮度值变化的乘性噪声，则将所述平滑处理后的图像与所述原始图像作差后，再将差值与像素的亮度值作商后得到线噪声图像；
所述对每行的线噪声进行估计，具体包括：
对每行的线噪声进行中值滤波，并将中间值作为该行的线噪声估计；或，将每行的每一个像素点近邻的局部范围内的中间值作为该点的线噪声估计；
所述以该行的线噪声估计为基础进行线噪声消除操作，具体包括：
若针对加性的线噪声，则以该行的线噪声估计为基础对每个像素减去对应的线噪声，所述减去对应的线噪声的操作为乘以一个加权系数后再相减；或，若针对噪声水平随图像亮度值变化的乘性噪声，则以该行的线噪声估计为基础对每个像素乘以对应的线噪声，所述乘以对应的线噪声的操作为乘以一个加权系数后再相乘。
2.根据权利要求1所述消除平板探测器线噪声的方法，其特征在于，所述低通滤波处理具体为：在水平方向上采用均值滤波的滤波操作。
3.根据权利要求1所述消除平板探测器线噪声的方法，其特征在于，所述竖直方向平滑处理具体包括：
在竖直方向上采用均值滤波算法进行平滑处理操作；
或，在竖直方向上采用双边滤波算法进行平滑处理操作。
4.一种消除平板探测器线噪声的装置，其特征在于，所述装置包括：
平滑处理模块，用于对具有线噪声的原始图像进行竖直方向平滑处理；
线噪声图像获取模块，用于利用所述平滑处理模块平滑处理后的图像和所述原始图像得到线噪声图像，具体过程为：若针对加性的线噪声，则将所述平滑处理后的图像与所述原始图像作差后得到线噪声图像；或，若针对噪声水平随图像亮度值变化的乘性噪声，则将所述平滑处理后的图像与所述原始图像作差后，再将差值与像素的亮度值作商后得到线噪声图像；
线噪声估计模块，用于根据所述线噪声图像获取模块所得到的线噪声图像，对每行的线噪声进行估计，具体过程为：对每行的线噪声进行中值滤波，并将中间值作为该行的线噪声估计；或，将每行的每一个像素点近邻的局部范围内的中间值作为该点的线噪声估计；
线噪声消除模块，用于针对每行的所有像素，以所述线噪声估计模块得到的该行的线噪声估计为基础进行线噪声消除操作，具体过程为：若针对加性的线噪声，则以该行的线噪声估计为基础对每个像素减去对应的线噪声，所述减去对应的线噪声的操作为乘以一个加权系数后再相减；或，若针对噪声水平随图像亮度值变化的乘性噪声，则以该行的线噪声估计为基础对每个像素乘以对应的线噪声，所述乘以对应的线噪声的操作为乘以一个加权系数后再相乘。
5.如权利要求4所述消除平板探测器线噪声的装置，其特征在于，所述装置还包括：
低通滤波处理模块，用于对具有线噪声的原始图像首先进行水平方向的低通滤波处理；再将所述低通滤波处理模块处理后的图像传递给所述平滑处理模块进行后继处理。
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