CN104077743A - 一种x射线图像中滤线栅伪影的抑制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种X射线图像中滤线栅伪影的抑制方法及装置。其中，所述方法包括步骤：在垂直于原始的X射线图像的滤线栅的栅纹方向上对原始的X射线图像进行一维高通滤波；去除组织边缘的图像且根据连续栅纹的长度特征确定，确定并保留滤线栅的栅纹；根据原始的X射线图像在像素点(x，y)处的灰度值确定系数矩阵T，将第三栅纹图像与系数矩阵T对应点相乘得到最终的栅纹图像；在原始的X射线图像中减去最终的栅纹图像，得到抑制滤线栅伪影后的X射线图像。由于本发明在空域采用多特征确定滤线栅的栅纹的位置和强度，因此效率比较高，并且抑制滤线栅伪影的效果也比较好。

Description

一种X射线图像中滤线栅伪影的抑制方法及装置

技术领域

本发明涉及一种医学图像处理技术，尤其是涉及一种X射线图像中滤线栅伪影的抑制方法，以及使用该抑制方法的装置。

背景技术

X射线成像系统中，不可避免的会存在散射线，散射线会使拍摄的图像整体对比度降低，影响图像的质量。滤线栅的作用是将散射线在到达图像前尽可能的去掉从而减少图像上的散射线量，改善图像的对比度，提高图像的影像质量。但当栅纹比率相对于所搭配的探测器分辨率来说较低时，往往会在图像上出现不同程度的肉眼可察觉的条状伪影，称之为滤线栅伪影。滤线栅伪影的存在，会影响正常的组织显示，进而影响医生对病症的诊断。目前能够搜索到的近似相关专利有：

中国专利申请CN201010154719.2提出一种滤线栅伪影检测及抑制方法及其装置，此方法利用傅里叶变换在频域中检测滤线栅伪影的频率并用插值的方法处理检测出的频率。此方法通过提取较小区域的背景图像虽然加快了傅里叶变换和检测滤线栅伪影的速度，但是对原图进行傅里叶变换时仍然是一项很费时的工作，并且检测滤线栅伪影频率和插值处理的精度对得到的抑制滤线栅伪影后图像的影响比较大，在抑制滤线栅伪影的同时容易造成新的伪影。

中国专利CN03115184.1提出一种像素式投影显示器的图像栅格去除方法及系统，此方法采用小尺度位移叠合去除像素间的栅格。此方法涉及到的栅格主要是有像素之间的间隔形成的，并且本方法对于系统器件有一定的要求，故本方法不适合应用于X射线成像系统。

目前常用的抑制滤线栅伪影的方法为：采用傅里叶变换到频域，在频域中检测出滤线栅伪影的频率，采用插值或直接滤除的方法对检测出的频率进行处理，然后傅里叶逆变换，得到抑制伪影后的图像。但是，傅里叶变换是非常费时的操作，并且频域处理对图像的整体影响很大，检测滤线栅伪影频率和对检测出的频率进行处理时出现微小的差错都会对整幅图像造成比较大的影响，甚至会出现新的伪影，因此，现有技术有待进一步的改进和完善。

发明内容

本发明提出一种X射线图像中滤线栅伪影的抑制方法及装置，可以有效抑制X射线图像中滤线栅伪影所形成的视觉干扰，从而方便医生诊断，提高诊断效率。

本发明采用如下技术方案实现：一种X射线图像中滤线栅伪影的抑制方法，其包括步骤：

A、在垂直于原始的X射线图像的滤线栅的栅纹方向上对原始的X射线图像进行一维高通滤波，得到第一栅纹图像；

B、去除第一栅纹图像中组织边缘的图像，得到第二栅纹图像；

C、根据连续栅纹的长度特征确定，在第二栅纹图像确定并保留滤线栅的栅纹，得到第三栅纹图像；

D、根据原始的X射线图像在像素点(x，y)处的灰度值确定系数矩阵T，将第三栅纹图像与系数矩阵T对应点相乘得到第四栅纹图像；

E、在原始的X射线图像中减去第四栅纹图像，得到抑制滤线栅伪影后的X射线图像。

其中，步骤B具体包括：

计算第一栅纹图像中像素点的灰度最大值Max，设定阈值TH1＝a*MAX，其中a为介于0～1之间的常数；

若第一栅纹图像中像素点(x，y)的灰度值B(x，y)＞TH1，则在第一栅纹图像中将其去除，得到第二栅纹图像。

其中，a＝0.2。

其中，步骤B具体包括：

根据提取出的栅纹长度特性，设定阈值TH2；

在第二栅纹图像中连续栅纹的长度记为L(x)，假如L(X)＜TH2，则在第二栅纹图像中将其去除，得到第三栅纹图像。

其中，TH2＝5。

其中，根据X射线图像A的像素点(x，y)处的灰度值，利用下式确定系数矩阵T：

$T(x,y)=\left[\begin{array}{cc}0& A(x,y)<=X1\\ 1& A(x,y)>=X2\\ (A(x,y)-X1)/(X2-X1)& \mathrm{else}\end{array}\right.;$

X1＝InputTH1*Temp+SrcMin；

X2＝InputTH2*Temp+SrcMin；

Temp＝(SrcMax-SrcMin)/10；

其中SrcMax和SrcMin分别为原始的X射线图像中像素点灰度值的最大值和最小值，InputTH1和InputTH2介于1～10。

其中，InputTH1＝2，InputTH2＝5。

一种X射线图像中滤线栅伪影的抑制装置，其包括：

高通滤波器，用于在垂直于原始的X射线图像的滤线栅的栅纹方向上对原始的X射线图像进行一维高通滤波，得到第一栅纹图像；

组织边缘去除处理模块，用于去除第一栅纹图像中组织边缘的图像，得到第二栅纹图像；

栅纹确定模块，用于根据连续栅纹的长度特征确定，在第二栅纹图像确定并保留滤线栅的栅纹，得到第三栅纹图像；

栅纹图像处理模块，用于根据原始的X射线图像在像素点(x，y)处的灰度值确定系数矩阵T，将第三栅纹图像与系数矩阵T对应点相乘得到第四栅纹图像；

伪影抑制处理模块，用于在原始的X射线图像中减去第四栅纹图像，得到抑制滤线栅伪影后的X射线图像。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

由于本发明在空域采用多特征确定滤线栅的栅纹的位置和强度，因此效率比较高，并且抑制滤线栅伪影的效果也比较好。

附图说明

图1是本发明一个实施例的流程示意图；

图2是本发明的结构示意图。

具体实施方式

本发明完全突破上述传统思路的束缚，首先在垂直于X射线图像的滤线栅的栅纹方向上进行一维高通滤波，得到初始的滤线栅伪影和部分组织边缘的混合图像；然后根据组织边缘一般比滤线栅伪影明显的特点和滤线栅伪影长度特性，去除初始的滤线栅伪影和部分组织边缘的混合图像中明显的组织边缘和孤立的点，得到初始滤线栅伪影图像；根据原始图像的组织特征构造栅纹修正函数，利用该函数修正初始栅纹图像，得到最终的栅纹图像，最后利用读入的原始图像减去最终的滤线栅伪影图像，得到抑制滤线栅伪影后的图像。

在一个优选实施例中，包括如下实现步骤：

步骤S1、读入原始的X射线图像A(又称原始图像)，在垂直于X射线图像A的栅纹的方向上对X射线图像A进行一维高通滤波，提取得到第一栅纹图像B，其中包括部分组织边缘，即第一栅纹图像B是初始的滤线栅伪影和部分组织边缘的混合图像。

步骤S2、计算第一栅纹图像B中像素点的灰度最大值Max，根据一般组织边缘比栅纹明显的特点，设定阈值TH1，若第一栅纹图像B中某一点(x，y)的灰度值B(x，y)＞TH1，则认为该点为较明显的组织边缘，在第一栅纹图像B中将其去除，得到第二栅纹图像C。如：TH1＝0.2*MAX。

步骤S3、根据提取出的栅纹长度特性，设定阈值TH2，在第二栅纹图像C中连续栅纹的长度记为L(x)，假如L(X)＜TH2，则认为此段不是栅纹，在第二栅纹图像C中将其去除，得到第三栅纹图像D。如：TH2＝5。

步骤S4、构造曲线函数，曲线拐点横坐标分别为X1和X2，根据X射线图像A的像素点(x，y)处的灰度值，利用下式确定系数矩阵T，然后第三栅纹图像D与系数矩阵T对应点相乘得到最终的栅纹图像E，即第四栅纹图像E。

$T(x,y)=\left[\begin{array}{cc}0& A(x,y)<=X1\\ 1& A(x,y)>=X2\\ (A(x,y)-X1)/(X2-X1)& \mathrm{else}\end{array}\right.---\left(1\right)$

X1＝InputTH1*Temp+SrcMin    (2)

X2＝InputTH2*Temp+SrcMin    (3)

Temp＝(SrcMax-SrcMin)/10    (4)

其中SrcMax和SrcMin分别为X射线图像A中像素点灰度值的最大值和最小值。InputTH1和InputTH2介于[0 10]，例如：InputTH1＝2，InputTH2＝5。

步骤S5、利用X射线图像A减去第四栅纹图像E，得到抑制滤线栅伪影后的X射线图像O。

结合图2所示，本发明还提出一种使用上述抑制方法的抑制装置，包括：实现上述步骤S1的高通滤波器1、实现上述步骤S2的组织边缘去除处理模块2、实现上述步骤S3的栅纹确定模块3、实现上述步骤S4的栅纹图像处理模块、实现上述步骤S5的伪影抑制处理模块5。

综上，本发明具有如下有益技术效果：

1、在空域直接对像素点灰度值进行处理，提高了抑制滤线栅伪影的效率。

2、通过多维特征确定滤线栅的栅纹的位置和强度，提高了抑制滤线栅伪影的精度。

3、构造曲线函数处理提取得到的栅纹图像，可以根据组织特征值(此处采用该处灰度值表达，但不仅限于此)控制栅纹修正操作强度，能有效防止产生新的伪影。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种X射线图像中滤线栅伪影的抑制方法，其特征在于，包括步骤：

A、在垂直于原始的X射线图像的滤线栅的栅纹方向上对原始的X射线图像进行一维高通滤波，得到第一栅纹图像；

B、去除第一栅纹图像中组织边缘的图像，得到第二栅纹图像；

C、根据连续栅纹的长度特征确定，在第二栅纹图像确定并保留滤线栅的栅纹，得到第三栅纹图像；

D、根据原始的X射线图像在像素点(x，y)处的灰度值确定系数矩阵T，将第三栅纹图像与系数矩阵T对应点相乘得到第四栅纹图像；

E、在原始的X射线图像中减去第四栅纹图像，得到抑制滤线栅伪影后的X射线图像。

2.根据权利要求1所述一种X射线图像中滤线栅伪影的抑制方法，其特征在于，步骤B具体包括：

计算第一栅纹图像中像素点的灰度最大值Max，设定阈值TH1＝a*MAX，其中a为介于0～1之间的常数；

若第一栅纹图像中像素点(x，y)的灰度值B(x，y)＞TH1，则在第一栅纹图像中将其去除，得到第二栅纹图像。

3.根据权利要求1所述一种X射线图像中滤线栅伪影的抑制方法，其特征在于，a＝0.2。

4.根据权利要求1所述一种X射线图像中滤线栅伪影的抑制方法，其特征在于，步骤B具体包括：

根据提取出的栅纹长度特性，设定阈值TH2；

在第二栅纹图像中连续栅纹的长度记为L(x)，假如L(X)＜TH2，则在第二栅纹图像中将其去除，得到第三栅纹图像。

5.根据权利要求4所述一种X射线图像中滤线栅伪影的抑制方法，其特征在于，TH2＝5。

6.根据权利要求1所述一种X射线图像中滤线栅伪影的抑制方法，其特征在于，根据X射线图像A的像素点(x，y)处的灰度值，利用下式确定系数矩阵T：

$T(x,y)=\left[\begin{array}{cc}0& A(x,y)<=X1\\ 1& A(x,y)>=X2\\ (A(x,y)-X1)/(X2-X1)& \mathrm{else}\end{array}\right.;$

X1＝InputTH1*Temp+SrcMin；

X2＝InputTH2*Temp+SrcMin；

Temp＝(SrcMax-SrcMin)/10；

其中SrcMax和SrcMin分别为原始的X射线图像中像素点灰度值的最大值和最小值，InputTH1和InputTH2介于1～10。

7.根据权利要求6所述一种X射线图像中滤线栅伪影的抑制方法，其特征在于，InputTH1＝2，InputTH2＝5。

8.一种X射线图像中滤线栅伪影的抑制装置，其特征在于，包括：

高通滤波器，用于在垂直于原始的X射线图像的滤线栅的栅纹方向上对原始的X射线图像进行一维高通滤波，得到第一栅纹图像；

组织边缘去除处理模块，用于去除第一栅纹图像中组织边缘的图像，得到第二栅纹图像；

栅纹确定模块，用于根据连续栅纹的长度特征确定，在第二栅纹图像确定并保留滤线栅的栅纹，得到第三栅纹图像；

栅纹图像处理模块，用于根据原始的X射线图像在像素点(X，y)处的灰度值确定系数矩阵T，将第三栅纹图像与系数矩阵T对应点相乘得到第四栅纹图像；

伪影抑制处理模块，用于在原始的X射线图像中减去第四栅纹图像，得到抑制滤线栅伪影后的X射线图像。

9.根据权利要求8所述一种X射线图像中滤线栅伪影的抑制装置，其特征在于，组织边缘去除处理模块通过计算第一栅纹图像中像素点的灰度最大值Max，设定阈值TH1＝a*MAX，其中a为介于0～1之间的常数，若第一栅纹图像中像素点(x，y)的灰度值B(x，y)＞TH1，则在第一栅纹图像中将其去除，得到第二栅纹图像。

10.根据权利要求8所述一种X射线图像中滤线栅伪影的抑制装置，其特征在于，栅纹图像处理模块根据X射线图像A的像素点(x，y)处的灰度值，利用下式确定系数矩阵T：

$T(x,y)=\left[\begin{array}{cc}0& A(x,y)<=X1\\ 1& A(x,y)>=X2\\ (A(x,y)-X1)/(X2-X1)& \mathrm{else}\end{array}\right.;$

X1＝InputTH1*Temp+SrcMin；

X2＝InputTH2*Temp+SrcMin；

Temp＝(SrcMax-SrcMin)/10；

其中SrcMax和SrcMin分别为原始的X射线图像中像素点灰度值的最大值和最小值，InputTH1和InputTH2介于1～10。