CN105374014A - 图像校正方法及装置、医学图像生成方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及图像校正方法及装置、医学图像生成方法及装置，所述图像校正方法用于校正医学影像系统中不同投影角度的投影图像的灰度值，包括：分割所述投影角度的投影图像，以获得与所述投影角度对应的前景图像；调整与所述投影角度对应的前景图像的平均灰度值接近或等于基准阈值。本发明的技术方案可以得到真实反应被照射物体细节的前景图像，避免了采用现有的校正方法进行校正后，投影图像的灰度值严重偏离真实灰度值的情况，提高了校正的准确度。

Description

图像校正方法及装置、医学图像生成方法及装置

技术领域

本发明涉及图像处理领域，具体涉及一种图像校正方法及装置、医学图像生成方法及装置。

背景技术

传统的乳腺断层成像系统中，在相同的kV(射线源的管电压)和mAs(射线源的输出功率)下，不同射线源在不同角度下摄影，同一射线源在不同角度下摄影产生X射线的能量分布均有所差异。X射线的能量分布差异使得其经过被照射物体衰减后，达到探测器上的能量差异会非常大，最终使得不同角度投影图像的灰度值变化很大，而这种能量差异会对重建图像的质量产生比较严重的影响。

传统的解决X射线能量分布不均匀问题的方法是对整幅投影图像做灰度值校正，然而，当投影图像的前景区域和背景区域的灰度值相差很大的时候，采用该法校正后的投影图像的灰度值变化剧烈，基本上偏离了真实的X射线穿过物体后在探测器上成像的灰度值变化的范围，也即投影图像无法真实的反应被照射物体的细节。而且以该法对投影图像进行校正后，再根据校正后的投影图像进行重建，重建后的医学图像可能会出现伪影。

因此，如何能够提供一种校正方法，以使得校正后的投影图像可以更加真实地反应被照射物体的细节，且以校正后的投影图像进行重建时，重建后的医学图像质量符合实际的临床需求，成为目前亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种校正方法，以使得校正后的投影图像可以更加真实的反应被照射物体的细节，且以校正后的投影图像进行重建时，重建后的医学图像质量符合实际的临床需求。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种图像校正方法，用于校正医学影像系统中不同投影角度的投影图像的灰度值，包括以下步骤：

分割所述投影角度的投影图像，以获得与所述投影角度对应的前景图像；

调整与所述投影角度对应的前景图像的平均灰度值接近或等于基准阈值。

优选的，所述基准阈值的范围为[200，1000]。

优选的，所述基准阈值为投影角度为零度时对应的前景图像的平均灰度值。

优选的，所述调整与所述投影角度对应的前景图像的平均灰度值接近或等于基准阈值包括：

获取与所述投影角度对应的前景图像的平均灰度值；

计算所述基准阈值与所述投影角度对应的前景图像的平均灰度值的比值以获得与所述投影角度对应的前景图像的比例系数；

将与所述投影角度对应的前景图像的灰度矩阵乘以与所述投影角度对应的前景图像的比例系数以将所述投影角度对应的前景图像的平均灰度值调整至接近或等于所述基准阈值。

优选的，所述图像校正方法还包括：在对所述投影角度的投影图像中的前景图像分割前，对所述投影角度的投影图像减去预定偏置，在对将与所述投影角度对应的前景图像的平均灰度值调整至接近或等于所述基准阈值后，对与所述投影角度对应的前景图像加上所述预定偏置，所述预定偏置关联于X射线接收装置的偏置误差。

优选的，所述医学影像系统为计算机断层扫描系统或乳腺断层摄影系统中的一种。

为了解决上述技术问题，本发明还提供一种医学图像生成方法，包括：采用上述的图像校正方法获得调整后的不同投影角度对应的前景图像；

对调整后的不同投影角度对应的前景图像进行重建以生成所述医学图像。

为了解决上述技术问题，本发明还提供一种图像校正装置，用于校正医学影像系统中不同投影角度的投影图像的灰度值，包括分割单元和调整单元，

所述分割单元，用于分割所述投影角度的投影图像，以获得与所述投影角度对应的前景图像；

所述调整单元，用于调整与所述投影角度对应的前景图像的平均灰度值接近或等于基准阈值。

为了解决上述技术问题，本发明还提供一种医学图像生成装置，包括分割单元、调整单元和生成单元，

所述分割单元，用于分割投影角度的投影图像，以获得与所述投影角度对应的前景图像；

所述调整单元，用于调整与所述投影角度对应的前景图像的平均灰度值接近或等于基准阈值，

所述生成单元，用于对调整后的不同投影角度对应的前景图像进行重建以生成所述医学图像。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明对不同角度的投影图像进行分割以获得与所述投影角度对应的前景图像，且调整与所述投影角度对应的前景图像的平均灰度值接近或等于基准阈值，由于只对前景图像进行了校正，从而最大限度地避免了背景图像对校正结果的影响，从而可以得到真实反应被照射物体的细节的前景图像，因此也避免了采用现有的校正方法进行校正后，投影图像的灰度值严重偏离真实灰度值的情况，提高了校正的准确度。

调整不同投影角度对应的前景图像的平均灰度值至所述基准阈值，并以调整后的不同投影角度对应的前景图像进行重建，可以减少重建后的医学图像的伪影，使得重建后的医学图像更加符合实际的临床需求。

附图说明

图1是本发明实施例的图像校正方法的流程图。

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，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

由背景技术可知，采用现有的校正方法校正投影图像，校正后的投影图像无法真实的反应被照射物体的细节，发明人注意到当投影图像的前景区域和背景区域的灰度值相差很大时，对整幅投影图像的灰度值进行校正，背景图像会对校正结果有影响，导致校正后的投影图像中的前景图像不符合实际需求，因此发明人考虑是否可以将投影图像的前景区域和背景区域分开，以减小背景图像对校正结果的影响。

图1是本发明实施例的图像校正方法的流程图，如图1所示，所述图像校正方法包括：

分割所述投影角度的投影图像，以获得与所述投影角度对应的前景图像；

调整与所述投影角度对应的前景图像的平均灰度值接近或等于基准阈值。

本实施例中，以所述医学影像系统为乳腺断层摄影系统为例进行说明，在其他实施例中，所述医学影像系统也可以为计算机断层扫描系统。在乳腺断层摄影系统中，一般是在-15°～15°范围内每隔1°拍摄一张投影图像，故有31张不同投影角度的投影图像。

本领域技术人员知晓，对于X射线接收装置(探测器)而言，由于光电二极管、薄膜晶体管等电子元件的漏电流以及数据采集电路中电荷放大器不可避免的存在零点漂移等因素的影响，即使在没有X射线照射的情况下，探测器仍有一定的输出值，从而使得探测器的输出产生预定偏置。理论上来讲，探测器的响应曲线应当成线性，这种响应反映了穿过物体的X射线的衰减情况，但事实上，只有在一定的X光能量范围内探测器响应才呈线性，这一区域称为线性响应区域，而预定偏置在响应曲线中表现为曲线的纵截距，该纵截距实际上是叠加在探测器接收到的信号之上的。为了排除预定偏置对于校正结果的影响，防止在校正过程中，将预定偏置放大或缩小，从而影响校正结果，本实施例中，在对不同投影角度的投影图像的前景和背景进行分割前，还包括去除由于探测器自身因素带来的误差。具体地，本实施例中对探测器输出的31幅不同投影角度的投影图像减去所述预定偏置，所述预定偏置关联于探测器的偏置误差，实际应用中可以根据探测器的手册获得。

此外，在实际校正过程中，为避免出现投影图像中的像素点灰度值不合理，进而在后续校正过程中对不合理的灰度值进行校正的情况，本实施例中在对所述投影角度的投影图像减去预定偏置后，还包括检测所述投影角度的投影图像中是否存在灰度值小于0的像素点，若有，则将灰度值小于0的像素点的灰度值设置为0。

在对31幅不同投影角度的投影图像进行了上述的处理后，分割31幅不同投影角度的投影图像的前景和背景，如采用基于边缘检测的分割方法、基于区域的分割方法或者是基于数学形态学、小波变换等的图像分割方法得到不同投影角度的投影图像对应的前景图像。

在获得不同投影角度对应的前景图像后，对不同投影角度对应的前景图像的灰度值进行调整以使得采用调整后的前景图像进行重建时可以减少重建获得的医学图像的伪影。本实施例中，可以将31幅不同投影角度对应的前景图像的平均灰度值调整到基准阈值，具体地：

首先，获取与所述投影角度对应的前景图像的平均灰度值，即分别计算31幅不同投影角度的前景图像的平均灰度值。

然后，计算所述基准阈值与所述投影角度对应的前景图像的平均灰度值的比值，以获得基准阈值与31幅不同投影角度对应的前景图像的比例系数；

最后，将31幅不同投影角度对应的前景图像的灰度矩阵乘以与其对应的比例系数(上一步中获得的基准阈值与31幅不同投影角度对应的前景图像的平均灰度值的比值，共31个比例系数)以将31幅不同投影角度对应的前景图像的平均灰度值调整至接近或等于所述基准阈值。

本实施例中，所述基准阈值的变化范围为[200，1000]，由于在实际应用中，X射线发射装置和X射线接收装置(探测器)之间垂直时，也即投影角度为零度时探测器接收到的X射线能量是分布均匀的，因此，在其他实施例中还可以将31幅不同投影角度对应的前景图像的平均灰度值调整到投影角度为零度时前景图像的平均灰度值。

上述过程中，为了减少探测器自身因素带来的误差，在对不同投影角度的投影图像的前景图像和背景图像分割前，对不同投影角度对应的投影图像均减去了预定偏置，而将不同投影角度的前景图像的平均灰度值校正完后，为了使得调整后的不同投影角度的前景图像的灰度值符合探测器实际输出的灰度值，因此对调整后的不同投影角度的前景图像均加上所述预定偏置，同样地，为避免出现前景图像中的像素点灰度值不合理的情况，本实施例中在对与所述投影角度对应的前景图像加上预定偏置后，需检测所述不同投影角度对应的前景图像中是否存在灰度值大于最大灰度值的像素点，若有，则将灰度值大于最大灰度值的像素点的灰度值设置为最大灰度值。

经过上述步骤，可以获得可以真实反应被照射物体细节的不同投影角度的前景图像。在实际应用中，如果最终输出的投影图像需要背景图像，可以将分割出的不同投影角度对应的背景图像的平均灰度值调整到探测器的灰度饱和值，然后将调整后的不同投影角度对应的前景图像与相应的调整后的不同投影角度对应的背景图像进行叠加以获得调整后的不同投影角度对应的投影图像。

本发明实施例还提供一种图像校正装置，用于校正医学影像系统中不同投影角度的投影图像的灰度值，包括分割单元和调整单元，

所述分割单元，用于分割所述投影角度的投影图像，以获得与所述投影角度对应的前景图像；

所述调整单元，用于调整与所述投影角度对应的前景图像的平均灰度值接近或等于基准阈值

所述图像校正装置的具体实施可以参考图像校正方法的实施，此处不再赘述。

本发明实施例还提供一种医学图像生成方法，包括：采用上述的图像校正方法获得调整后的不同投影角度对应的前景图像；

对调整后的不同投影角度对应的前景图像进行重建以生成所述医学图像。

在采用上述的图像校正方法获得调整后的不同投影角度对应的前景图像后，可以直接对不同投影角度对应的前景图像进行重建，由于调整后的不同投影角度对应的前景图像可以真实反应被照射物体的细节，因此重建后的医学图像更加符合实际的临床需求，且减少了重建后的医学图像的伪影。

本发明实施例还提供一种医学图像生成装置，包括分割单元、调整单元和生成单元，

所述分割单元，用于分割投影角度的投影图像，以获得与所述投影角度对应的前景图像；

所述调整单元，用于调整与所述投影角度对应的前景图像的平均灰度值接近或等于基准阈值，

所述生成单元，用于对调整后的不同投影角度对应的前景图像进行重建以生成所述医学图像。

所述医学图像生成装置的具体实施可以参考医学图像生成方法的实施，此处不再赘述。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种图像校正方法，用于校正医学影像系统中不同投影角度的投影图像的灰度值，其特征在于，包括以下步骤：

分割所述投影角度的投影图像，以获得与所述投影角度对应的前景图像；

调整与所述投影角度对应的前景图像的平均灰度值接近或等于基准阈值。

2.根据权利要求1所述的图像校正方法，其特征在于，所述基准阈值的范围为[200，1000]。

3.根据权利要求1所述的图像校正方法，其特征在于，所述基准阈值为投影角度为零度时对应的前景图像的平均灰度值。

4.根据权利要求1～3任一项所述的图像校正方法，其特征在于，所述调整与所述投影角度对应的前景图像的平均灰度值接近或等于基准阈值包括：

获取与所述投影角度对应的前景图像的平均灰度值；

计算所述基准阈值与所述投影角度对应的前景图像的平均灰度值的比值以获得与所述投影角度对应的前景图像的比例系数；

将与所述投影角度对应的前景图像的灰度矩阵乘以与所述投影角度对应的前景图像的比例系数以将所述投影角度对应的前景图像的平均灰度值调整至接近或等于所述基准阈值。

5.根据权利要求1所述的图像校正方法，其特征在于，还包括：在对所述投影角度的投影图像中的前景图像分割前，对所述投影角度的投影图像减去预定偏置，在对将与所述投影角度对应的前景图像的平均灰度值调整至接近或等于所述基准阈值后，对与所述投影角度对应的前景图像加上所述预定偏置，所述预定偏置关联于X射线接收装置的偏置误差。

6.根据权利要求1所述的图像校正方法，其特征在于，所述医学影像系统为计算机断层扫描系统或乳腺断层摄影系统中的一种。

7.一种医学图像生成方法，其特征在于，包括：

采用权利要求1～6任一项所述的图像校正方法获得调整后的不同投影角度对应的前景图像；

对调整后的不同投影角度对应的前景图像进行重建以生成所述医学图像。

8.一种图像校正装置，用于校正医学影像系统中不同投影角度的投影图像的灰度值，其特征在于，包括分割单元和调整单元，

所述分割单元，用于分割所述投影角度的投影图像，以获得与所述投影角度对应的前景图像；

所述调整单元，用于调整与所述投影角度对应的前景图像的平均灰度值接近或等于基准阈值。

9.一种医学图像生成装置，其特征在于，包括分割单元、调整单元和生成单元，

所述分割单元，用于分割投影角度的投影图像，以获得与所述投影角度对应的前景图像；

所述调整单元，用于调整与所述投影角度对应的前景图像的平均灰度值接近或等于基准阈值，

所述生成单元，用于对调整后的不同投影角度对应的前景图像进行重建以生成所述医学图像。