CN103971358A - 图像感兴趣区域显示优化的方法和装置系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图像感兴趣区域显示优化的方法和装置系统，用来增强图像感兴趣区域的对比度和增加图像感兴趣区域的动态范围，并可以调整图像明暗度，增强显示效果，还能够适应感兴趣区域动态改变的显示优化。其中所述方法主要包括：感兴趣区域关键像素值的选择步骤，用于获取图像感兴趣区域的关键像素值；优化曲线的构造步骤，用于构造图像对比度增强和动态范围增加的曲线；对比度增强和动态范围增加的控制步骤，根据图像上具体的对比度增强和动态范围增加的效果，根据需要动态控制对比度增强和动态范围增加的参数，改进对比度增强和动态范围增加的效果。按照本发明实施例的方法与装置实现简单，能够对图像感兴趣区域进行有效的对比度增强和动态范围增加。

Description

图像感兴趣区域显示优化的方法和装置系统

技术领域

本发明涉及一种图像处理技术，特别是涉及一种图像感兴趣区域显示优化的方法与装置。

背景技术

现代化图像设备获取的原始图像数据具有很宽的动态范围。特别是数字放射影像设备具有获取高达16比特数据动态范围的能力。简单地显示这些动态范围很宽的所有图像信息，会导致各个区域对比度很低，信息区分度很窄，甚至无法很好地区分，特别地针对感兴趣区域。理论上讲，图像显示的动态范围与其对比度是矛盾的，即具有很宽动态范围的图像其对比度是很低的，而高对比度的图像展示的动态范围往往比较窄。特别地对于医学图像来讲，在实际临床应用中，只有具有一定对比度的图像才有诊断价值。在实际医学图像应用中，为了提高感兴趣区域的对比度，可以通过调整图像的窗宽窗位来实现，但是调整图像的窗宽窗位有明显的不足，因为在满足特定组织区域具有较高对比度的情况，同时导致了其他组织区域的更低对比度，使之更无法区分，降低了整体显示组织区域信息的丰富性。

研究表明，图像中很多有价值的信息，或者感兴趣区域的图像信息，其实往往占有较少的动态范围，而大量的动态范围被不感兴趣区域或者无有用价值信息所占有。例如，医学数字影像中的DR数字影像，具有诊断信息的体位曝光区像素获取较低的像素灰度值，通常地，其像素灰度值可能在5000以内，而空曝光区域的像素能获得超过15000甚至更高达60000以上的像素灰度值。特别的情况，常见于大体位，身形较为厚重的病人DR曝光摄影情况，这个时候必然采取曝光摄影参数较大，空曝光区域的像素灰度值已经临界饱和甚至已经饱和，而含有解剖体位的曝光区刚刚达到能够穿透的剂量值，此时该位置获取的像素灰度值很低。导致临床感兴趣区域——解剖体位区域，即含有有效诊断信息的区域只占有很窄的灰度动态范围，而整个影像的灰度同动态范围接近或达到最大值。

综上所述，可行的办法是增强蕴含丰富诊断信息的那部分数据范围的对比度，同时降低不太重要的数据范围的对比度。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺陷，提供一种不依赖于辅助手段而自动实现图像感兴趣区域显示优化的方法与装置以及其系统。为了实现这一目的，本发明所采取的技术方案如下。

按照本发明实施例的第一方面，提供一种图像感兴趣区域显示优化的方法，包括：选择步骤，感兴趣区域关键像素值的选择步骤，用于获取图像感兴趣区域的关键像素值；构造步骤，优化曲线的构造步骤，用于构造图像对比度增强和动态范围增加的曲线；控制步骤，对比度增强和动态范围增加的控制步骤，用于控制感兴趣区域对比度增强和动态范围增加的效果，用于控制感兴趣区域，以及用于控制图像显示的明暗度。

按照本发明实施例的第二方面，提供一种图像感兴趣区域显示优化的装置，包括：选择模块，用于获取图像感兴趣区域的关键像素值；构造模块，用于构造图像对比度增强和动态范围增加的曲线；控制模块，用于控制感兴趣区域对比度增强和动态范围增加的效果，用于控制感兴趣区域，以及用于控制图像显示的明暗度。

按照本发明实施例的第三方面，提供一种图像感兴趣区域显示优化的系统，包括按照本发明实施例第二方面的图像感兴趣区域显示优化的装置，并且利用图像感兴趣区域显示优化装置对图像显示优化进行控制。

按照本发明实施例的方法与装置实现简单，能够对图像感兴趣区域进行显示优化。

下面将结合附图并通过具体的实施例对本发明进行进一步说明。

附图说明

图1是按照本发明实施例的图像感兴趣区域显示优化的方法的主要流程图。

图2是按照本发明实施例的选择步骤中所述技术方法的示意图。

图3是按照本发明实施例的控制步骤中所述改变参数 时曲线示意图。

图4是按照本发明实施例的控制步骤中所述改变参数时曲线示意图。

图5是按照本发明实施例的控制步骤中所述改变参数时曲线示意图。

图6是按照本发明实施例的控制步骤中所述改变参数时曲线示意图。

图7是按照本发明实施例的控制步骤中所述控制模型示意图。

具体实施方式

如图1所示，按照本实施例的图像感兴趣区域显示优化的方法主要包括选择步骤102、构造步骤103、以及控制步骤104。采用按照本实施例的图像感兴趣区域显示优化的方法对图像进行处理的具体过程如下描述。

首先，输入需要显示优化的图像（步骤101）。

其次，进入选择步骤环节（步骤102），对所输入的图像进行分析。获取图像的像素最大值和最小值，假设图像像素最大值和最小值分别为和。如图2所示，对图输入图像进行相关分析，分析图像前可以根据需要将图像缩放为原来影像的1/2、1/4或者1/8等，以加快计算速度，并不影响后续技术实现的效果。运用如图2所示提及的分析方法中一种或者综合运用多种分析方法，获取感兴趣区域关键像素值。例如使用分割的方法分离图像中感兴趣区域，对感兴趣区域进行求像素值中值或者均值，也可是累计直方图中的一定比例的像素值，例如50%累计直方图位置的像素值。在此需要强调的是，此处举例说明以分割感兴趣区域方法为例，不选用分割感兴趣区域方法，而采取用其他方法，例如如图2所述的方法中一种或者若干种综合同样可以说明该步骤的实施。

在进行选择步骤环节（步骤102），所提及的图像分割方法可能涉及的图像分割算法包括但不限于：基于阈值的分割方法、基于区域的分割方法（区域生长、区域分裂合并）、基于边缘的分割方法、基于特定理论的分割方法（基于聚类分析的图像分割方法、基于模糊集理论的分割方法、基于水平集理论的分割方法）、基于基因编码的分割方法 、基于小波变换的分割方法。

再次，进入构造步骤环节（步骤103），通过进行选择步骤环节后，获取图像像素最大值和最小值分别为和，以及关键像素值。利用这些参数构造优化曲线。曲线构造方法，具体地如下描述：

根据S-形曲线特点，构造曲线。假设图像像素最左点为，最右点那么对于图像上任意一点：，向左平移后有，，其中。假设通过计算获得感兴趣区域关键像素值在为。构造函数：

，其中为待定常量。分解表达如下：

通过改变参数，可以获得不同的曲线，以达到不同的图像优化效果。如图3是改变参数时曲线示意图，其中圆圈表示固定参数位置；图4是改变参数时曲线示意图，其中圆圈表示参数不断变化产生新的曲线；图5是改变参数时曲线示意图，其中圆圈表示参数不断变化产生新的曲线；图6是改变参数时曲线示意图，其中圆圈表示参数不断变化产生新的曲线。

通过上述原理我们可以构造出图像优化曲线，并且知道参数、、、控制着不同的优化效果，即根据这些参数控制进入控制步骤环节（步骤104）。如图7所示的控制步骤中控制模型示意图根据不同的参数可以控制图像感兴趣区域的对比度和动态范围、改变感兴趣区域（关键像素值）、改变高像素值区域改善明暗度、改变低像素值区域改善明暗度。具体地改变参数可以改变图像感兴趣区域的对比度和动态范围，参数越大关键像素值大小附近的像素值点对比度增强和动态范围增加越大。改变参数可以改变感兴趣区域（关键像素值），越靠近左边表明感兴趣区域向低像素值区域靠近，反之越靠近右边表明感兴趣区域向高像素值区域靠近。改变参数可以改变高像素值区域改善明暗度，参数越小表示高像素值区域动态范围被抑制，感兴趣区域显示亮度提升，反之参数越大表示高像素值区域动态范围被增加，感兴趣区域显示亮度降低。改变参数可以改变低像素值区域改善明暗度，参数越大表示低像素值区域动态范围被抑制，感兴趣区域显示亮度提升，反之参数越小表示高像素值区域动态范围被增加，感兴趣区域显示亮度降低。

最后，通过以上选择、构造、控制等步骤完成了图像的显示优化技术方案，输出图像以改善显示。需要说明的是，控制步骤对图像的操作实际上始终对输入图像操作，每个参数的调整变化也是针对于输入图像进行操作。需要强调的是，输入图像也可以理解成在进行选择、构造、控制步骤前输入的图像，所以基于此理解，输出图像也可以重新成为输入图像。

按照本发明实施例的图像感兴趣区域显示优化系统包括按照本发明实施例的图像感兴趣区域显示优化的装置，可以通过硬件模块、软件模块、固件模块、或者其组合，将按照本发明实施例的图像感兴趣区域显示优化的装置实现在图像感兴趣区域显示优化系统中，使得该系统可以按照本发明实施例的图像感兴趣区域显示优化的方法对图像感兴趣区域显示优化，以及还可进一步调整图像显示，用于图像处理。

以上通过具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等，例如将上述实施例中的一个步骤或模块（如选择、构造、控制步骤或模块等）分为两个或更多个步骤或模块来实现，或者相反，将上述实施例中的两个或更多个步骤或模块的功能放在一个步骤或模块中来实现。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书使用涉及的术语以及所采用的符号不能被认为限制，而是为了便于本文档的描述。

Claims (16)

1.图像感兴趣区域对比度增强和动态范围增加的方法，其特征在于，包括：

选择步骤，感兴趣区域关键像素值的选择步骤，用于获取图像感兴趣区域的关键像素值；

构造步骤，优化曲线的构造步骤，用于构造图像对比度增强和动态范围增加的曲线；

控制步骤，对比度增强和动态范围增加的控制步骤，用于控制感兴趣区域对比度增强和动态范围增加的效果，用于控制感兴趣区域，以及用于控制图像显示的明暗度。

2.根据权利要求1所述的图像感兴趣区域显示优化的方法，其特征在于：

感兴趣区域关键像素点可以事先确定，也可以通过控制步骤获取。

3.根据权利要求1所述的图像感兴趣区域显示优化的方法，其特征在于：

既可以用于增强图像感兴趣范围的对比度，又可以用于增加图像感兴趣区域的动态范围。

4.根据权利要求1或2所述的图像感兴趣区域显示优化的方法，其特征在于：

选取的感兴趣区域关键像素值可以通过图像分割获取感兴趣区域像素值统计学方法获取；也可以通过对图像的直方图分析统计方法获取；还可以是预先设定输入，包括但不限于在图像上直接选取像素线分布或者像素点获取像素值。

5.根据权利要求1所述的图像感兴趣区域显示优化的方法，其特征在于：

通过控制步骤既可以改善感兴趣区域对比度增强和动态范围增加的效果，也可以通过控制步骤用于相对于原设定感兴趣区域而言的不感兴趣区域的对比度增强和动态范围增加。

6.根据权利要求1或4所述的图像感兴趣区域显示优化的方法，其特征在于：

像素值统计分析、直方图分析或者像素线分析也用于已分割的感兴趣区域图像上，特别地这样可以降低感兴趣区域分割的准确度。

7.根据权利要求1所述的图像感兴趣区域显示优化的方法，其特征在于，所述的优化曲线标准型为：

，其中,S为待定常量， 假设图像像素最左点为L，最右点R，那么对于图像上任意一点：x向左平移L后有，x∈[0,D]，其中D=R-L。

8. 根据权利要求1至5其中之一所述的图像感兴趣区域显示优化的方法，其特征在于：

在所述感兴趣区域分割中，包括但不限于：基于阈值的分割方法、基于区域的分割方法（区域生长、区域分裂合并）、基于边缘的分割方法、基于特定理论的分割方法（基于聚类分析的图像分割方法、基于模糊集理论的分割方法、基于水平集理论的分割方法）、基于基因编码的分割方法 、基于小波变换的分割方法。

9.根据权利要求1或7所述的图像感兴趣区域显示优化的方法，其特征在于：

在所述控制步骤中，可以控制不同的图像显示效果，更具体地，通过控制参数可以控制感兴趣区域的对比度和动态范围；通过控制参数可以选择感兴趣区域；通过控制参数和可以控制显示效果的明亮度。

10.根据权利要求9所述的图像感兴趣区域显示优化的方法，其特征在于：

可以动态的改变图像感兴趣区域，不断地优化感兴趣区域的显示。

11.根据权利要求1至9其中之一所述的图像感兴趣区域显示优化的方法，其特征在于：

该方法可以作为用来优化图像显示的通用装置，而不局限于感兴趣区域，也可以作用于全局显示。

12.根据权利要求1或9或10所述的图像感兴趣区域显示优化的方法，其特征在于：

该方法可以作为用来优化图像显示的通用装置，而不局限于感兴趣区域的比度增强和动态范围增加，还在于控制图像显示的明暗度。

13.一种图像感兴趣区域显示优化的装置，其特征在于，包括：

选择模块，用于获取图像感兴趣区域的关键像素值；

构造模块，用于构造图像对比度增强和动态范围增加的曲线；

控制模块，用于控制感兴趣区域对比度增强和动态范围增加的效果，用于控制感兴趣区域，以及用于控制图像显示的明暗度。

14.根据权利要求12所述的图像感兴趣区域显示优化的装置，其特征在于：

选择模块，包含了图像分割模块、图像直方图分析模块、图像像素分析模块等，以及其单独或者组合的系统。

15.根据权利要求12所述的图像感兴趣区域显示优化的装置，其特征在于，还包括：

显示模块，用于包含图像输入和输出的显示。

16.一种图像感兴趣区域显示优化的系统，其特征在于，包括权利要求13至15任一项所述的图像感兴趣区域显示优化的装置。