CN105405101A - X射线图像处理方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种X射线图像处理方法和装置，其方法包括步骤：获取至少两幅原始图像，所述原始图像中均包含被摄物体和定位尺的图像；获取图像拼接点，通过分析所述原始图像中定位尺的特征计算出所述图像拼接点；根据所述图像拼接点拼接图像。而根据所述图像拼接点拼接图像后若用户不满意，还允许进行手动微调后重新输出拼接图像。本发明的X射线图像处理方法可保证图像在灰度差异较大或噪声较大时也能较为准确的进行拼接、对硬件的容错性也较佳，并尽可能的保证患者只进行一次摄影便可获得临床所需图像，避免患者受到反复辐射伤害。

Description

X射线图像处理方法和装置

技术领域

本发明属于医疗成像领域，尤其涉及一种X射线图像的处理方法和装置。

背景技术

通用的X射线影像设备只能提供有限长度的X线放射影像，无法满足临床对有些较长部位(如全下肢、脊柱等)的X线放射影像的诊断要求。目前一般是采用将部位分为多个区间段，分别拍摄，再通过软件算法，将多段的影像拼接起来，成为一副完整的图像以供临床使用。

目前，常见的图像拼接方法有按人体解剖位的特征进行拼接和按尺拼接两类方法，按人体解剖位的特征进行拼接的方法，由于人体组织特征的一些相似性和模糊性，在匹配点的寻找上难度较大，尤其是在图像灰度差异较大、图像噪声较大，或者硬件运动过程中的误差等情况下很容易导致拼接失败；而现有的按尺拼接方法，是将尺(标记尺)放置于患者肢体一侧，并且尽可能的靠近被摄肢体，进行数次曝光，每次曝光要有所重叠，然后拼接图像，在拼接时，是以尺作为标准，即拼接尺上的刻度。相对按人体解剖部位特征拼接的方法而言，由于尺的特征点较容易辨识，拼接的准确率相对较高。但现有的按尺拼接时的图像处理算法对于硬件误差的容错性较差，由于按尺拼接需要进行多次曝光，在几次曝光过程中，患者和尺若有稍微移动，或球管和平板在运动过程中拍摄产生了一点点运动误差等均可能导致拍摄后图像上尺的位置出现移位、形变等，导致图像拼接失败，需要重新进行拍摄，直至系统能够完成拼接，这将增加患者的X摄影次数，增加对患者的辐射次数。

因此，有必要提供一种对硬件误差容错性较好、拼接模式较为灵活、在拍摄图像的质量不太高时也能较准确的获取特征点而进行拼接的图像处理算法，以提高图像拼接成功率，尽可能减少重复拍摄次数，减少对患者的辐射伤害。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种对硬件误差容错性较好、拼接模式较为灵活、在拍摄图像的质量不太高时也能较准确的获取特征点而进行拼接的图像处理算法，以提高图像拼接成功率，尽可能减少重复拍摄次数，减少对患者的辐射伤害。

为解决上述问题，本发明提供了一种X射线图像处理方法，包括：获取至少两幅原始图像，所述原始图像中均包含被摄物体和定位尺的图像；获取图像拼接点，通过分析所述原始图像中定位尺的特征计算出所述图像拼接点；根据所述图像拼接点拼接图像。

进一步的，在获取图像拼接点前检测所述原始图像参数的有效性。

进一步的，在获取所述图像拼接点前对图像进行预处理，提取图像特征信息。

进一步的，获取所述图像拼接点后，对所述图像拼接点进行有效性检测。

进一步的，所述图像拼接点的有效性检测结果为无效时，图像拼接点被重新设定在图像边沿处，使图像进行顺次拼接。

进一步的，所述原始图像参数有效性检测结果为无效时，图像拼接点将被设定在图像边沿处，使图像进行顺次拼接。

进一步的，还包括对根据所述图像拼接点拼接的图像进行手动调整。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种获取图像拼接点的方法，包括：提取定位尺中间线特征；提取定位尺刻度部分的图像；利用定位尺的刻度周期推算图像中定位尺的起始端和定位尺的末端数值；根据前一幅拼接图像中定位尺的末端数值和后一幅拼接图像中定位尺的起始端数值计算出两幅图像中拼接点坐标。

进一步的，提取所述定位尺中间线特征后利用Hough变换定位出所述定位尺，再进行定位尺刻度部分图像的提取。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种X射线图像处理装置，包括：图像获取单元；图像检测单元，包括检测图像参数的有效性；拼接点计算单元，用于根据图像信息和/或定位尺信息计算图像的拼接点；拼接点检测单元，用于检测所述拼接点计算单元计算出的拼接点的有效性，确定图像拼接点；图像拼接单元，用于根据所述拼接点检测单元确定的拼接点进行图像拼接。

进一步的，所述X射线图像处理装置还包括图像预处理单元，用于对通过图像检测单元检测的图像进行预处理。

进一步的，所述X射线图像处理装置还包括图像尺寸计算单元，用于计算拼接后图像大小。

与现有技术相比，本发明通过对图像信息、拼接点的检测，为图像拼接选择最佳的拼接模式，同时通过所提供的拼接点计算方法，能保证图像在灰度差异较大或噪声较大时较为准确的进行拼接、对硬件的容错性也较佳。此外，本发明提供的X射线图像处理方法即使在某些特殊情况下或图像信息、拼接点检测结果为无效时，也可通过自动输出图像顺次拼接的方式给出一幅参考图像，同时在自动拼接结果未能满足用户要求时，本发明还允许用户手动参与微调再重新获取拼接点进行拼接，以尽可能的保证患者只进行一次摄影便可获得临床所需图像，避免对患者进行反复辐射伤害。

附图说明

图1为本发明的X射线图像处理方法流程图；

图2为本发明的获取图像拼接点的方法流程图；

图3为本发明实施例的X射线图像处理装置图；

图4为本发明实施例的刻度部分图像；

图5为本发明实施例的刻度周期模板图例。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作详细的说明。显然，所述的实施例仅仅是本发明可实施方式的一部分，而不是其全部。根据这些实施例，本领域的普通技术人员在无需创造性劳动的前提下可获得的所有其它实施方式，都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提供的X射线图像处理方法的步骤，包括：

S1：获取至少两幅原始图像，在给患者拍摄分段图像时，以定位尺作为辅助物，与患者被拍摄部位一起拍摄成像。

S2：检测原始图像参数有效性，所检测的参数可包括图像信息参数和限束器位置坐标，其中图像信息参数如图像像素指针、宽度、高度等，当图像像素指针不为空时为有效、当宽度和高度与系统所用的平板探测器的成像尺寸一致时可视为有效、当用于拼接的所有图像的宽度和高度一致时可视为有效；限束器位置在图像上时为有效。

当所述原始图像参数检测结果为有效时，则进入后续获取拼接点的计算过程；若检测结果为无效则图像拼接点将直接被设定在图像边沿处，以使各幅图像以顺次拼接的方式进行拼接，以便后续可输出一幅顺次拼接的图像供用户参考。

需要说明的是，当所述原始图像参数检测结果为有效，进入后续获取拼接点计算过程前，可进一步对图像进行预处理，以获取图像特征信息。

S3：获取图像拼接点，通过分析所述原始图像中定位尺的特征计算图像拼接点，具体的分析计算方式如图2所示：

S31：提取定位尺中间线特征；

S32：提取定位尺刻度部分的图像。首先利用Hough变换定位出所述定位尺，提取出定位尺图像，进而可获得定位尺刻度部分的图像。其中Hough变换方法为本领域技术人员所熟知，因此，此处不再赘述。

S33：利用定位尺刻度周期推算图像中定位尺的起始端和定位尺的末端数值，根据S32中提取出的定位尺刻度部分图像，对其进行功率谱分析，获得定位尺刻度周期。又由于定位尺刻度的尺寸和间距等信息是已知的，通过放大尺的比例获得刻度周期模板。利用所述刻度周期模板，从刻度图像中找出最清晰数字所在位置，并提取数字块，再利用系统事先生成的数字模板将刻度数字转化成数值，即所提取的数字块与数字模板中的哪一个最匹配，就可得出当前数字块代表的数值，再分别向上和向下周期预算即可推算出图像中尺的起始端和尺的末端数值。

S34：计算图像拼接点坐标，根据前一幅拼接图像中定位尺的末端数值和后一幅拼接图像中定位尺的起始端数值分别计算出两幅图像的拼接点。

S4：检测所述图像拼接点的有效性，当S3中所获取的图像拼接点在图像上时视为有效，下拼接点在上拼接点下面时视为有效。若所述图像拼接点有效性检测结果为无效时，图像拼接点将被重新设定，设置在图像边沿处，以使各幅图像以顺次拼接的方式进行拼接，以便后续可输出一幅顺次拼接的图像先供用户参考。

S5：根据系统所获得的图像拼接点进行图像拼接。在进行图像拼接前系统可先预算拼接后图像大小，以便系统预先分配大小合适的内存，确保拼接后图像的像素输出。

本发明的X射线图像处理方法还包括了微调功能(手动调节功能)，即当前述自动拼接结果未能很好的符合用户的需求时，用户可选择微调功能，根据需求对拼接图像进行手动调整，根据用户的调整，系统会自动更新上下拼接点的位置，重新获取拼接点，对于重新获取的拼接点，系统也将再次进行拼接点的有效性检测，若检测结果为有效则继续后续拼接过程；若拼接点有效性检测结果为无效，则返回提醒用户重新调整，直至拼接点有效再进行后续拼接过程。增加微调功能，可确保在某些特殊情况，如尺的位置拼齐了但人体组织有一定误差，或者患者体态较胖，拍摄时剂量过大，导致放置在直接曝光区域的尺子成像较差，自动拼接时只能输出按图像顺序顺次拼接点结果等，用户便可结合手动微调功能获取最佳拼接效果。

下面结合具体的实施例对本发明技术方案进行进一步的说明。

参考图1、图2和图3所示，X射线机的图像获取单元1获取原始图像，由于本实施例中被拍摄部位较长，单次成像难以全部将需拍摄部位全部成像，因此需分至少两次以上拍摄，故所述原始图像至少两幅以上。将钨尺作为参照物与患者被拍摄部位一起拍摄，每次拍摄之间，有一定长度的部位重合，即各幅原始图像之间存在重叠区域(需要说明的是，重叠区域的大小可以为0)。其中，图像获取方式可通过手动移动X射线机的球管，或通过球管自动旋转的方式获取不同区间段的图像等，在此，本发明对图像获取方式不做具体限定。需要说明的是，本实施例中的定位尺选择以钨尺为例进行说明，在其他实施例还可以使用铅尺等其他类型的定位尺，本发明对此不作具体限定。

图像检测单元2对所述图像获取单元1中所获取的图像参数进行有效性检测，检测结果为有效，则图像预处理单元6对图像进行预处理，提取图像特征，以获取各幅图像特征信息。

若图像参数有效性检测结果为无效，则图像可不经过预处理，拼接点将直接被设定在图像边沿处，以使各幅图像以顺次拼接的方式进行拼接，而不是直接无法进行拼接输出而需要重新采集患者影像。本发明的方法可以先提供一幅参考图像给用户，用户可根据拼接情况再选择手动微调拼接获得最终拼接结果，这样便可减少非必要的重新拍摄。

经过所述图像预处理单元6的预处理后，拼接点计算单元3进行图像拼接点的计算，通过分析所述原始图像中定位尺的特征，确定所述原始图像中的重叠区域的高度，进而获得图像的拼接点位置。首先进行钨尺中间线的提取，利用Hough变换定位出钨尺，提取出钨尺图像，进而可获得刻度部分的图像如图4所示。根据所述刻度部分的图像，对其进行功率谱分析，将刻度部分沿垂直于钨尺中间线方向投影，投影曲线做自相关函数，补0以提高频域分辨率，再做傅里叶变换得功率谱密度，找出幅值最大值对应频率，转换成钨尺刻度周期(通过功率谱分析刻度部分图像来获得刻度周期的方法为本领域技术人员所熟知，因此，此处仅做简要说明不再具体展开)。又由于钨尺刻度的尺寸和间距等信息是已知的，通过放大钨尺比例即可获得刻度周期模板，如图5所示(其中横纵坐标为像素值)。利用所述刻度周期模板，从刻度图像中找出最清晰数字所在位置，并提取数字块，再利用系统事先生成的数字模板将刻度数字转化成数值，即所提取的数字块与数字模板中的哪一个最匹配，就可得出当前数字块代表的数值，又由于刻度周期已知，因此再分别向上和向下周期计算就很容易获得图像中钨尺的起始端和钨尺的末端数值。其中，由于找到最清晰的数字模块，便可以知道其在图像上的像素位置，进而向上和向下到图像边沿的像素数便可知(前面所述的刻度周期也是以像素为单位)，又像素数/周期数已知，则最清晰数字和图像上边沿或下边沿间隔多少个数字便可知，又由于已知最清晰数字模块的数字已知，则可得上边沿和下边沿的数字，即图像中钨尺的起始端和钨尺的末端数字。再根据前一幅拼接图像中钨尺的末端数值和后一幅拼接图像中钨尺的起始端数值分别计算出两幅图像的拼接点。具体的，若两幅图像有重叠区域，那么两幅图像中的钨尺的刻度也有重叠，后一幅拼接图像中钨尺的起始端数值和前一幅拼接图像中钨尺的末端数值，是两幅图像中钨尺的重叠范围，这两个数值的一半，是重叠范围的中间位置所在数值，又在前述步骤中已得知最清晰一段的坐标值、数值及周期，结合所述重叠范围的中间位置所在数值，便能得出重叠区域中间的坐标值，两幅图像的接合位置就是在重叠区域中间处，即可获得拼接点的坐标。

获得拼接点后，由拼接点检测单元4对拼接点的有效性进行检测，检测结果为有效，则进入图像拼接阶段；若拼接点有效性检测结果为无效，则系统将重新设定拼接点，拼接点将被设置在图像边沿处，以使各幅图像以顺次拼接的方式进行拼接。

确认拼接点后，图像拼接单元5即可进行图像拼接。X射线图像处理装置还包括一图像尺寸计算单元(图未示出)，在图像进行最后拼接前可先通过图像尺寸计算单元预算拼接后图像大小，以便系统预先分配大小合适的内存，确保拼接后图像的像素输出。内存分配好后，所述图像拼接单元5便可根据前面所确认的拼接点进行图像拼接。

在此，本发明的X射线图像处理装置还包括一手动调节单元(图未示出)，完成前述图像拼接后，系统界面上会显示初步拼接结果，还包括一手动调节控件，若用户觉得初步拼接结果不符合要求，便可点击手动调节控件，进行手动微调(微调功能)，经过手动微调后，手动调节单元将根据用户的调整结果重新给出拼接点，所述拼接点检测单元4再次进行拼接点的有效性检测，若检测结果为有效，则进入图像拼接阶段。若所述拼接点的有效性检测结果为无效，则系统提醒用户重新调整，直至调整后的拼接点检测结果为有效。

当图像拼接结果获得用户认可后便可确认输出图像，获得最终拼接图像。

本发明虽然已以较佳的实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (12)

1.一种X射线图像处理方法，包括：

获取至少两幅原始图像，所述原始图像中均包含被摄物体和定位尺的图像；

获取图像拼接点，通过分析所述原始图像中定位尺的特征计算出所述图像拼接点；

根据所述图像拼接点拼接图像。

2.如权利要求1所述的X射线图像处理方法，其特征在于，在获取图像拼接点前检测所述原始图像参数的有效性。

3.如权利要求1所述的X射线图像处理方法，其特征在于，在获取所述图像拼接点前对图像进行预处理，提取图像特征信息。

4.如权利要求1所述的X射线图像处理方法，其特征在于，获取所述图像拼接点后，对所述图像拼接点进行有效性检测。

5.如权利要求4所述的X射线图像处理方法，其特征在于，所述图像拼接点的有效性检测结果为无效时，图像拼接点被重新设定在图像边沿处，使图像进行顺次拼接。

6.如权利要求1或2所述的X射线图像处理方法，其特征在于，所述原始图像参数有效性检测结果为无效时，图像拼接点将被设定在图像边沿处，使图像进行顺次拼接。

7.如权利要求1所述的X射线图像处理方法，其特征在于，还包括对根据所述图像拼接点拼接的图像进行手动调整。

8.一种获取图像拼接点的方法，包括：

提取定位尺中间线特征；

提取定位尺刻度部分的图像；

利用定位尺的刻度周期推算图像中定位尺的起始端和定位尺的末端数值；

根据前一幅拼接图像中定位尺的末端数值和后一幅拼接图像中定位尺的起始端数值计算出两幅图像中拼接点坐标。

9.如权利要求8所述的获取图像拼接点的方法，其特征在于，提取所述定位尺中间线特征后利用Hough变换定位出所述定位尺，再进行定位尺刻度部分图像的提取。

10.一种X射线图像处理装置，包括：

图像获取单元；

图像检测单元，包括检测图像参数的有效性；

拼接点计算单元，用于根据图像信息和/或定位尺信息计算图像的拼接点；

拼接点检测单元，用于检测所述拼接点计算单元计算出的拼接点的有效性，确定图像拼接点；

图像拼接单元，用于根据所述拼接点检测单元确定的拼接点进行图像拼接。

11.如权利要求10所述的X射线图像处理装置，其特征在于，还包括图像预处理单元，用于对通过图像检测单元检测的图像进行预处理。

12.如权利要求10所述的X射线图像处理装置，其特征在于，还包括图像尺寸计算单元，用于计算拼接后图像大小。