CN104243824B - 非线性调节图像亮度的方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种非线性调节图像亮度的方法及其系统，其中，该方法包括以下步骤：S01、初始化后建立体位与亮度调整参数的映射表；S02、输入待测体位信息以及待测图像数据；S03、计算待测图像中目标区域中所有像素点的亮度均值；S04、根据输入的待测体位信息以及初始化得到的映射表，求取待测图像的标准亮度均值；S05、判断待测图像的亮度均值与标准亮度均值是否相同，若否则执行步骤S06，若是则执行步骤S07；S06、对待测图像目标区域中所有像素点进行对数变换，并且对对数变换后的待测图像进行后处理；S07、输出待测图像。本发明能够在待测图像在亮度不足的情况下，保持较好的图像处理效果，减少重拍率。
Description
技术领域
本发明涉及数字医学影像处理领域，尤其涉及一种非线性调节图像亮度的方法及其系统。
背景技术
在一般的DR图像处理中，一般分为预处理和后处理两个主要过程，预处理的作用主要包括非均匀矫正、坏点矫正等，后处理的作用为对比度增强，细节增强。由于后处理方法固定，处理参数通过预先手动设置，并不会以图像亮度的变化进行自适应的调整，图像的亮度变化会对图像效果有较大的影响，所以图像的处理效果与输入图像的亮度有很大关系。在使用时，由于拍摄剂量的选择不足使图像亮度没有达到要求，导致输出图像效果与期望的效果相差较远，影响诊断。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种在待测图像在亮度不足的情况下，能够保持较好的处理效果的非线性调节图像亮度的方法及其系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：提供一种非线性调节图像亮度的方法，包括如下步骤：
S01、初始化多个体位图像样本，将每一体位图像样本预设区域中所有像素点的亮度均值作为各自亮度调整参数，并建立体位与亮度调整参数的映射表；
S02、输入待测体位信息以及待测图像数据，并根据待测体位信息确定待测图像的目标区域；
S03、计算待测图像中目标区域中所有像素点的亮度均值；
S04、根据输入的待测体位信息以及初始化得到的映射表，求取待测图像的标准亮度均值；
S05、判断待测图像的亮度均值与标准亮度均值是否相同，若否则执行步骤S06，若是则执行步骤S07；
S06、对待测图像目标区域中所有像素点进行对数变换，并且对对数变换后的待测图像进行后处理；
S07、输出待测图像。
为了解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案为：提供一种非线性调节图像亮度的系统，包括初始模块、输入模块、第一计算模块、第二计算模块、判断模块、处理模块以及输出模块；
初始模块，用于初始化多个体位图像样本，将每一体位图像样本预设区域中所有像素点的亮度均值作为各自亮度调整参数，并建立体位与亮度调整参数的映射表；
输入模块，用于输入待测体位信息以及待测图像数据，并根据待测体位信息确定待测图像的目标区域；
第一计算模块，用于计算待测图像中目标区域中所有像素点的亮度均值；
第二计算模块，用于根据输入的体位信息以及初始化得到的映射表，求取待测图像的标准亮度均值；
判断模块，用于判断待测图像的亮度均值与标准亮度均值是否相同；
处理模块，用于对待测图像目标区域中所有像素点进行对数变换，并且对对数变换后的待测图像进行后处理；
输出模块，用于输出待测图像。
本发明的有益效果在于：本发明采用先建立一个体位与图像样本的亮度调整参数的映射表，然后对输入的待测图像的目标区域进行亮度均值计算，以及根据待测体位信息与映射表计算标准亮度均值，接着判断亮度均值与标准亮度均值是否相同，若不同，则对待测图像目标区域中所有像素点进行非线性的对数变换，对数变换一方面可以对低灰阶信息进行拉伸，对高灰阶信息进行抑制，对于DR图像，有效信息集中在低灰阶，所以对数变换是合理有效的；另一方面对数变换可以将图像的乘性噪声转化成加性噪声，方便去除，经过对数变换得到亮度调整后的待测图像，图像亮度参数相对固定，不需要根据图像亮度去调整后处理后的参数，图像效果稳定，能够减小拍摄剂量不适对图像效果带来的影响，减小重拍率。
附图说明
图1为本发明非线性调节图像亮度的方法流程图；
图2为本发明非线性调节图像亮度的系统方框图；
图3为本发明的胸部X光片原始图；
图4a为未调整亮度的图像处理效果图；
图4b为调整亮度后的图像处理效果图。
标号说明：
11、初始模块；12、输入模块；13、第一计算模块；14、第二计算模块；15、判断模块；16、处理模块；17、输出模块。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于:本方案先计算待测图像的亮度均值并与标准亮度均值进行比较是否相同，并根据不同的结果对待测图像进行对数变换，能够在待测图像在亮度不足的情况下，保持较好的图像处理效果。
请参照图1，一种非线性调节图像亮度的方法，包括如下步骤：
S01、初始化多个体位图像样本，将每一体位图像样本预设区域中所有像素点的亮度均值作为各自亮度调整参数，并建立体位与亮度调整参数的映射表；
S02、输入待测体位信息以及待测图像数据，并根据待测体位信息确定待测图像的目标区域；
S03、计算待测图像中目标区域中所有像素点的亮度均值；
S04、根据输入的待测体位信息以及初始化得到的映射表，求取待测图像的标准亮度均值；
S05、判断待测图像的亮度均值与标准亮度均值是否相同，若否则执行步骤S06，若是则执行步骤S07；
S06、对待测图像目标区域中所有像素点进行对数变换，并且对对数变换后的待测图像进行后处理；
S07、输出待测图像。
其中，上述的体位至圣体部位和方向信息，预设区域与目标区域的位置相同，面积相近。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明采用先建立一个体位与图像样本的亮度调整参数的映射表，然后对输入的待测图像的目标区域进行亮度均值计算，以及根据待测体位信息与映射表计算标准亮度均值，接着判断亮度均值与标准亮度均值是否相同，若不同，则对待测图像目标区域中所有像素点进行非线性的对数变换，对数变换一方面可以对低灰阶信息进行拉伸，对高灰阶信息进行抑制，对于DR图像，有效信息集中在低灰阶，所以对数变换是合理有效的；另一方面对数变换可以将图像的乘性噪声转化成加性噪声，方便去除，经过对数变换得到亮度调整后的待测图像，图像亮度参数相对固定，不需要根据图像亮度去调整后处理后的参数，图像效果稳定，能够减小拍摄剂量不适对图像效果带来的影响，减小重拍率。
进一步的，所述步骤S06中“对待测图像目标区域中所有像素点进行对数变换”的对数变换公式为：y＝65535*log(a*x+1)/log(a*65535+1)，其中，y表示调整后的像素点，x表示待调整的像素点，a表示调整因子。对于a的计算方法如下：由于y对于a单调递增，且a一般在0～1范围内，所以a可以通过二分法计算得出：1)令a1＝0，a2＝1；2)令a＝(a1+a2)/2，将a与图像亮度均值带入对数变换公式得到矫正的亮度均值；3)若矫正的亮度均值与标准亮度均值绝对差小于500，则a＝(a1+a2)/2即为解，结束求解，否则进入步骤4)；4)若矫正的亮度均值小于标准亮度均值，令a1＝(a1+a2)/2，重复步骤2)～3)，否则进入步骤5)；5)若矫正的亮度均值大于标准亮度均值，令a2＝(a1+a2)/2，重复步骤2)～3)。
通过上述对数变换公式可以调整待测图像目标区域中所有像素点。
进一步的，所述步骤S01具体包括步骤：
S11、输入多个体位以及每一体位对应的预设数量的图像样本；
S12、对每一体位选择一标准图像样本，并根据该体位确定标准图像样本的预设区域；
S13、统计标准图像样本的预设区域中所有像素点的标准亮度均值，并将标准亮度均值作为亮度调整参数；
S14、建立每一体位与对应亮度调整参数的映射表。
步骤S01在于建立一个标准的体位与对应亮度调整参数的映射表，以方便后面的标准亮度均值的计算。其中，亮度均值在于减小计算误差。
进一步的，所述步骤S11中图像样本的预设数量为50-100个。50-100为本方案较优选的方案，应该指出为规避本方案在数量上进行限定的其它方案也是可行的。
综上所述，本发明提供的非线性调节图像亮度的方法，采用先建立一个体位与图像样本的亮度调整参数的映射表，然后对输入的待测图像的目标区域进行亮度均值计算，以及根据待测体位信息与映射表计算标准亮度均值，接着判断亮度均值与标准亮度均值是否相同，若不同，则对待测图像目标区域中所有像素点进行非线性的对数变换，对数变换一方面可以对低灰阶信息进行拉伸，对高灰阶信息进行抑制，对于DR图像，有效信息集中在低灰阶，所以对数变换是合理有效的；另一方面对数变换可以将图像的乘性噪声转化成加性噪声，方便去除，经过对数变换得到亮度调整后的待测图像，图像亮度参数相对固定，不需要根据图像亮度去调整后处理后的参数，图像效果稳定，减小拍摄剂量不适对图像效果带来的影响，减小重拍率。另外，建立的映射表更精确，能够减少误差。
请参照图3、图4a及图4b，图3所示为某一胸部x光片，其中心区域亮度约为1868(图中所示直方图均值为7.3，乘以256)，而根据统计正常亮度应该达到4000左右效果较好，亮度相差较远。图4a所示为图4a为未调整亮度的图像处理效果图，可知看出没有经过亮度调整的后处理效果，对比度较差，细节模糊，而图4b所示为图4b为调整亮度后的图像处理效果图，可以看出经过了亮度的调整，明显效果较好。下表为DR部分体位的亮度均值参考值。
| 部位 | 体位 | 所选区域 | 参考亮度 |
| 胸部 | PA | 中心1535x1536 | 4000 |
| 颈椎 | AP/LAT | 中心512x512 | 8000 |
| 胸椎 | AP/LAT | 中心512x512 | 8000 |
| 腰椎 | AP/LAT | 中心512x512 | 10000 |
| 腹部 | AP/LAT | 中心1535x1536 | 8000 |
参阅图2，一种非线性调节图像亮度的系统，包括初始模块11、输入模块12、第一计算模块13、第二计算模块14、判断模块15、处理模块16以及输出模块17；
初始模块11，用于初始化多个体位图像样本，将每一体位图像样本预设区域中所有像素点的亮度均值作为各自亮度调整参数，并建立体位与亮度调整参数的映射表；
输入模块12，用于输入待测体位信息以及待测图像数据，并根据待测体位信息确定待测图像的目标区域；
第一计算模块13，用于计算待测图像中目标区域中所有像素点的亮度均值；
第二计算模块14，用于根据输入的体位信息以及初始化得到的映射表，求取待测图像的标准亮度均值；
判断模块15，用于判断待测图像的亮度均值与标准亮度均值是否相同；
处理模块16，用于对待测图像目标区域中所有像素点进行对数变换，并且对对数变换后的待测图像进行后处理；
输出模块17，用于输出待测图像。
进一步的，所述初始模块11包括输入单元、选择单元、统计单元以及建立单元；
输入单元，用于输入多个体位以及每一体位对应的预设数量的图像样本；
选择单元，用于对每一体位选择一标准图像样本，并根据该体位确定标准图像样本的预设区域；
统计单元，用于统计标准图像样本的预设区域中所有像素点的标准亮度均值，并将标准亮度均值作为亮度调整参数；
建立单元，用于建立每一体位与对应亮度调整参数的映射表。
初始模块11的目的在于建立一个标准的体位与对应亮度调整参数的映射表，以方便后面的标准亮度均值的计算。其中，亮度均值在于减小计算误差。
进一步的，所述输入单元中输入的图像样本的预设数量为50-100个。50-100为本方案较优选的方案，应该指出为规避本方案在数量上进行限定的其它方案也是可行的。
综上所述，本发明提供的非线性调节图像亮度的系统，该系统应用上述的非线性调节图像的方法，能够进行自适应调节，采用该装置进对测图像进行处理的图像，效果稳定，拍摄剂量偏低导致图像亮度不够的情况下依然能有较好的对比度，使图像满足诊断要求，减小重拍率，减小CT对病人的伤害。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种非线性调节图像亮度的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S01、初始化多个体位图像样本，将每一体位图像样本预设区域中所有像素点的亮度均值作为各自亮度调整参数，并建立体位与亮度调整参数的映射表；
所述步骤S01具体包括步骤：
S11、输入多个体位以及每一体位对应的预设数量的图像样本；
S12、对每一体位选择一标准图像样本，并根据该体位确定标准图像样本的预设区域；
S13、统计标准图像样本的预设区域中所有像素点的标准亮度均值，并将标准亮度均值作为亮度调整参数；
S14、建立每一体位与对应亮度调整参数的映射表；
S02、输入待测体位信息以及待测图像数据，并根据待测体位信息确定待测图像的目标区域；
S03、计算待测图像中目标区域中所有像素点的亮度均值；
S04、根据输入的待测体位信息以及初始化得到的映射表，求取待测图像的标准亮度均值；
S05、判断待测图像的亮度均值与标准亮度均值是否相同，若否则执行步骤S06，若是则执行步骤S07；
S06、对待测图像目标区域中所有像素点进行对数变换，并且对对数变换后的待测图像进行后处理；
S07、输出待测图像。
2.根据权利要求1所述的非线性调节图像亮度的方法，其特征在于，所述步骤S06中“对待测图像目标区域中所有像素点进行对数变换”的对数变换公式为：y＝65535*log(a*x+1)/log(a*65535+1)，其中，y表示调整后的像素点，x表示待调整的像素点，a表示调整因子，调整因子通过二分法计算得出。
3.根据权利要求1所述的非线性调节图像亮度的方法，其特征在于，所述步骤S11中图像样本的预设数量为50-100个。
4.一种非线性调节图像亮度的系统，其特征在于，包括初始模块、输入模块、第一计算模块、第二计算模块、判断模块、处理模块以及输出模块；
初始模块，用于初始化多个体位图像样本，将每一体位图像样本预设区域中所有像素点的亮度均值作为各自亮度调整参数，并建立体位与亮度调整参数的映射表；所述初始模块包括输入单元、选择单元、统计单元以及建立单元；
输入单元，用于输入多个体位以及每一体位对应的预设数量的图像样本；
选择单元，用于对每一体位选择一标准图像样本，并根据该体位确定标准图像样本的预设区域；
统计单元，用于统计标准图像样本的预设区域中所有像素点的标准亮度均值，并将标准亮度均值作为亮度调整参数；
建立单元，用于建立每一体位与对应亮度调整参数的映射表；
输入模块，用于输入待测体位信息以及待测图像数据，并根据待测体位信息确定待测图像的目标区域；
第一计算模块，用于计算待测图像中目标区域中所有像素点的亮度均值；
第二计算模块，用于根据输入的待测体位信息以及初始化得到的映射表，求取待测图像的标准亮度均值；
判断模块，用于判断待测图像的亮度均值与标准亮度均值是否相同；
处理模块，用于对待测图像目标区域中所有像素点进行对数变换，并且对对数变换后的待测图像进行后处理；
输出模块，用于输出待测图像。
5.根据权利要求4所述的非线性调节图像亮度的系统，其特征在于，所述输入单元中输入的图像样本的预设数量为50-100个。
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