CN107633512B

CN107633512B - 一种医学x光影像滤波处理的二级修正方法

Info

Publication number: CN107633512B
Application number: CN201710838804.2A
Authority: CN
Inventors: 张一荃; 徐心怡; 曹武强
Original assignee: Zhejiang Radiology Information Technology Co ltd
Current assignee: Zhejiang Radiology Information Technology Co ltd
Priority date: 2017-09-18
Filing date: 2017-09-18
Publication date: 2020-04-17
Anticipated expiration: 2037-09-18
Also published as: CN107633512A

Abstract

本发明涉及一种医学X光影像滤波处理的二级修正方法。本发明首先对源影像做超低通滤波，制作超低频分量图像；用该图像对源影像做完全减影运算，得到超低频高通图像。其次非线性转换超低频高通图像像素值，获得超低频高通非线性像素图；在超低频高通非线性像素图的引导下对影像做适宜性低通滤波的二级修正。然后计算频率滤波二级修正的较高频分量。最后对源影像用超低频分量图像做部分减影，再利用低频高通非线性像素图和较高频分量做二级修正，获取最终处理后影像。本发明在灰阶度过分漂移的图像区域，根据漂移的强度，适应性地对本地频率过滤的特征频率做二级修正，有效地抑制了灰阶度过分漂移的现象，明显提高了处理后影像的可读性。

Description

一种医学X光影像滤波处理的二级修正方法

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种医学X光影像滤波处理的二级修正方法。

背景技术

运用医用CR或DR设备摄片时，当患者检查部位较厚的情况下，X射线投影的图像在处理过程中，通常会对影像做频率空间的转换，以增强影像灰阶度的分辨率。但是，经过频率转换处理后的影像，透视率低且有清晰边缘的物体(如金属置换部件、骨头)的外围区域的灰阶度会向更高曝光度一侧过分漂移，在物体周围形成一片黑色区域，造成无法正常观察该区域的影像细节；同时，物体边缘内侧灰阶度会向相反方向过分漂移，在X光影像上造成白色区域，同样降低了图像的可读性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出了一医学X光影像滤波处理的二级修正方法。

为实现上述目的，本发明的具体步骤如下：

1、对源影像P(i,j)做超低通滤波，制作超低频分量图像F(i,j)；

2、用超低频分量图像F(i,j)对源影像P(i,j)做完全减影运算，得到超低频高通图像H(i,j)；

3、非线性转换超低频高通图像H(i,j)像素值，压抑弱信号，保留强信号，获得超低频高通非线性像素图L₂(i,j)；

4、在L₂(i,j)的引导下对影像做适宜性低通滤波的二级修正；

5、计算频率滤波二级修正的较高频分量H₂(i,j)；

6、对源影像P(i,j)用F(i,j)做部分减影，再利用L₂(i,j)和H₂(i,j)做二级修正，获取最终处理后影像P_f(i,j)。

本发明的有益效果：

1、本发明有效降低了对影像做深度直流成分抑制后所引起的灰阶度失真，明显提高了处理后影像的质量和可读性。

2、本发明采用了适宜性的手段，可自动适应于广泛的影像曝光条件，无需复杂的人工参数调节。

附图说明

图1：本发明流程示意图；

图2：非线性转换曲线M；

图3：二级修正效果。

具体实施方式

下面结合具体实例，对本发明方法进行阐述。

本实施例采用一种二级修正法，在影像中原先灰阶度出现过分漂移的部位对特征频率做适宜性调整，从而避免了灰阶度的过分漂移。如图1所示，本实施例的具体步骤是：

1、对源影像P(i,j)做超低通滤波，制作超低频分量图像F(i,j)

用以下小波低通冲击反应函数L(i,j)反复应用于源影像n次，获得超低频分量图像F(i,j)，其中i,j为行和列的系数。

当n很大时，i和j用连续变量y和x近似。反复应用小波n次后的总冲击反应函数，F(x,y)，由以下方程控制。

其中S为影像像素尺度，这里设定了像素为正方形。此方程的解为：

其中：

通过选择n的大小控制低通截止频率。源影像经过n次小波低通函数L的应用后，得到所需的超低频分量图像F。将该函数应用于非连续的影像像素矩阵，标为F(i,j)。

2、用超低频分量图像F(i,j)对源影像P(i,j)作完全减影运算，得到超低频高通图像H(i,j)

H(i,j)＝P(i,j)-F(i,j)

3、非线性转换超低频高通图像H(i,j)像素值，压抑弱信号，保留强信号，获得超低频高通非线性像素图L₂(i,j)

非线性转换曲线如图2所示，标为M。纵坐标O为输出像素值，横坐标I为输入像素值。转折点C为二级修正信号临界值。转折点C可选超低频高通图像像素值绝对值直方图累积像素量为总像素量的90％处的超低频高通图像像素绝对值。将M应用于H(i,j)，获的L₂(i,j)。

L₂(i,j)＝M(H(i,j))

4、在L₂(i,j)的引导下对影像做适宜性低通滤波的二级修正

适宜性反复应用低通小波L滤波的频率特性是通过低通小波的应用次数的调整来完成的。首先，找出L₂(i,j)绝对值的最大值h_max。

在h_max处的低通小波的应用次数为

其中m为较高频分量二级修正深度，可在5-20之间取值；n₀是一个不为零的基数，可选n₀＝1。在L₂(i,j)值为零处的低通小波的应用次数为

n_min＝n

这里，n_max<n_min。

然后，用线性插值法决定在L₂(i,j)∈[-h_max,h_max]时的低通小波的应用次数n’(i,j)。

在得到n’(i,j)矩阵后，用该矩阵控制低通小波对源影像做适宜性低通滤波。具体做法是：

(i)做一变量N，初始赋值为1。做两个图像存储空间，用指针F’和F”分别指向这两个存储空间。将源影像P整体拷贝到F’。

(ii)对所有n’(i,j)≥N的像素，把F’的相应位置的像素作为输入做低通小波L滤波，将结果赋值于F”(i,j)。对所有n’(i,j)<N的像素位置，直接把F′(i,j)的像素值拷贝到F”(i,j)。

(iii)N加1，F’和F”存储空间的指针互换。如果N≤n_min,重复步骤(ii)。当N>n_min时，流程结束，F’是适宜性超低频低通滤波的结果，是对F做了二级修正的含有较高频成分的低通图像。

5、计算频率滤波二级修正较高频分量H₂(i,j)

对F′(i,j)加权，得到二级修正的较高频分量H₂(i,j)。

步骤3所获的L₂是二级修正的低频分量。

6、对源影像P(i,j)用F(i,j)做部分减影，再利用L₂(i,j)和H₂(i,j)做二级修正，获取最终处理后影像P_f(i,j)

对源影像P(i,j)用F(i,j)做部分减影，获取的是没有二级修正的处理后影像P₀(i,j)。

P₀(i,j)＝P(i,j)-r F(i,j)

其中，r是图像处理强度，r∈[0,1)。

对影像P₀(i,j)做二级修正，得到最终处理后影像P_f(i,j)。

P_f(i,j)＝P₀(i,j)+r c{L₂(i,j)-c₂H₂(i,j)}

其中，c为二级修正强度，c∈[0,1]；c₂是二级修正区较高频分量修正强度，c₂∈[0,1]。

从图3可以看出，二级修正的图像(左边)比未经过修正的图像(右边)更清晰，失真度明显小于未经修正的图像，更好满足影像医生诊断需要。

综上，本发明在灰阶度过分漂移的图像区域，根据漂移的强度，适应性地对本地频率过滤的特征频率做二级修正，有效地抑制了灰阶度过分漂移的现象，明显提高了处理后影像的可读性。

以上对于本发明的实施举例说明是为了阐明目的，而非限定本发明的权利范围。

Claims

1.一种医学X光影像滤波处理的二级修正方法，其特征在于该方法具体是：

步骤1、对源影像P(i，j)做超低通滤波，制作超低频分量图像F(i，j)；

步骤2、用超低频分量图像F(i，j)对源影像P(i，j)做完全减影运算，得到超低频高通图像H(i，j)；

步骤3、非线性转换超低频高通图像H(i，j)像素值，压抑弱信号，保留强信号，获得超低频高通非线性像素图L₂(i，j)；

步骤4、在超低频高通非线性像素图L₂(i，j)的引导下对影像做适宜性低通滤波的二级修正；

步骤5、计算频率滤波二级修正的较高频分量H₂(i，j)；

步骤6、对源影像P(i，j)用超低频分量图像F(i，j)做部分减影，再利用超低频高通非线性像素图L₂(i，j)和较高频分量H₂(i，j)做二级修正，获取最终处理后影像P_f(i，j)；

所述的步骤4具体是：

首先，找出超低频高通非线性像素图L₂(i，j)绝对值的最大值h_max；

则在h_max处的低通小波的应用次数为

其中m为较高频分量二级修正深度，取5-20；n₀是一个不为零的基数，n是低通小波的应用次数；

在超低频高通非线性像素图L₂(i，j)值为零处的低通小波的应用次数为

n_min＝n

这里，n_max＜n_min；

然后，用线性插值法决定在超低频高通非线性像素图L₂(i，j)∈[-h_max，h_max]时的低通小波的应用次数n’(i，j)；

在得到n’(i，j)矩阵后，用该矩阵控制低通小波对源影像做适宜性低通滤波，具体是：

(i)做一变量N，初始赋值为1；做两个图像存储空间，用指针F’和F”分别指向这两个存储空间；将源影像P整体拷贝到F’；

(ii)对所有n’(i，j) ≥ N的像素，把F’的相应位置的像素作为输入做低通小波L滤波，将结果赋值于F”(i，j)；对所有n’(i，j)＜N的像素位置，直接把F’(i，j)的像素值拷贝到F”(i，j)；

(iii)N加1，F’和F”存储空间的指针互换；如果N≤n_min，重复步骤(ii)；当N＞n_min时，流程结束，F’是适宜性超低频低通滤波的结果，是对F做了二级修正的含有较高频成分的低通图像。

2.根据权利要求1所述的一种医学X光影像滤波处理的二级修正方法，其特征在于：所述的步骤1具体是：采用小波低通冲击反应函数反复应用于源影像来获得超低频分量图像。

3.根据权利要求1所述的一种医学X光影像滤波处理的二级修正方法，其特征在于：所述的步骤6具体是：

对源影像P(i，j)用超低频分量图像F(i，j)做部分减影，获取的是没有二级修正的处理后影像P₀(i，j)；

P₀(i，j)＝P(i，j)-r F(i，j)

其中，r是图像处理强度，r∈[0，1)；

对影像P₀(i，j)做二级修正，得到最终处理后影像P_f(i，j)；

P_f(i，j)＝P₀(i，j)+r c{L₂(i，j)-c₂H₂(i，j)}

其中，c为二级修正强度，c∈[0，1]；c₂是二级修正区较高频分量修正强度，c₂∈[0，1]。