CN1118905A

CN1118905A - 图像信号的处理方法

Info

Publication number: CN1118905A
Application number: CN95101900.7A
Authority: CN
Inventors: 奥托·森伯瑞斯基
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1994-02-18
Filing date: 1995-02-18
Publication date: 1996-03-20
Anticipated expiration: 2015-02-18
Also published as: JPH07262368A; CN1129871C; DE4405232C1

Abstract

实现一种图像信号处理方法，使得像素噪声减小但又不影响主体图像清晰度。

在最小偏差的方向上对图像进行局部一维平滑化，其中平滑强度通过局部偏差加以调节。

Description

图像信号的处理方法

在医疗技术中，借助于计算机的帮助，可从在计算机X射线层析成像技术中由检测器所提供的信号中重现病人被检查部分的图像。借助于重现此图像的图像信号可以对图像施加影响。

本发明的任务在于实现一种前述类型的方法，在不影响图像清晰度的条件下减少像素噪音。

本发明的任务通过在最小偏差方向作一维局部平滑化，以及平滑程度由局部偏差控制的方法得以解决。本发明特别适用于处理CT(计算机X射线层析成像)和MR(核磁共振)图像。

本发明的其它细节可见从属权利要求。下面借助于附图对本发明详加描述。所用的附图为：

图1和图2解释本发明方法的平滑化过程；

图3和图4解释本发明方法对平滑化程度的调整；和

图5解释本发明方法滤波器长度的调整。

本发明的方法主要按下列步骤：

在最小偏差方向，例如沿着目标的边缘方向对图像作局部一维地平滑，由此来减少噪音，而不至因边缘平整而降低主体的图像清晰度。另外，通过局部(最小的偏差)来控制平滑化强度。随着增强局部的最小偏差来减小平滑化。通过混合平滑的和不平滑的部分而达到变化平滑度的目的。对整个图像计算中间的最小的偏离的混合比Vmn。在此局部偏差达到由Vmn导出的50％的值时，就使得没有平滑的和已平滑的图像以相等的部分混合。

在假设噪音方向不变的前提下，最小方向上的偏差就作为像素噪音的一个量度。

但是这一前提在对经定向的噪声时不适用。因而要通过适当的预滤波将经定向的噪音加以滤除。

在医学成像例如沿骨骼边缘成像时，图1给出了四个供选取最低偏差方向以进行一维的平滑。图2给出了在一个图象内的两个较低偏离方向。其结果为一经平滑化的图像。

图3和图4表明针对局部偏差的平滑强度的调整。在图4中，水平轴给出偏差值，在所示曲线上的空心圆圈表明图3中以圆圈所指定的象点的强平滑化。在所示曲线上的实心圆点，描述在图3中以实心圆圈所表示的图像点的由于高的局部偏差的弱的平滑。由一个已经平滑的图像点和一个初始图像点取决于偏差的混合导致局部的不同的噪音减少。结果是一个经适当地平滑的图像。

图5说明利用局部扫描在变焦系数上调整滤波器长度。平滑操作的空间扩展保持相等。

本发明的方法满足上述要求，使得例如内耳成像的噪音在没有明显的很强的损失的情况下能减小大的30％。在此虽然噪音的结构几乎没有改变，但本发明的方法则可作局部地不同强度地平滑化。这就是说，在较强地减少在图像范围内的噪音的同时不会出现主体结构的变化。

下面将详细地描述发明的方法。

本方法的要素为：B(X，Y)：最初的图像点；nX ：图像的列数，nY ：图像的行数，U ：变焦值的整数部分；V ：U/2的整数部分。1、计算4个方向上的局部偏差：

0度

45度

90度

135度在此应用七个支撑点。在变焦＞1时使用相应的局部扫描U。沿方向1(0度)的偏差：

V (x, y, 1) = 1 / 7 * Σ_{i = - 3}^{3} {[B (X + i * u, y) - m (x, y, 1)]}^{* *} 2;

m (x, y, 1) = 1 / 7 * Σ_{i = - 3}^{3} [B (X + i * u, y) - m (x, y, 1)];

局部中间值；沿方向2(45度)的偏差；

V (x, y, 2) = 1 / 7 * Σ_{i = - 3}^{3} {[B (X + i * u, y + i * u) - m (x, y, 2)]}^{* *} 2;

2、检测最小偏差的值和方向Vmin(x，y)＝min[V(x，y，r)]，rmin(x，y)＝r[Vmin(x，y)]，

1≤r≤4。

在处理MR图像时加入一个附加步骤：

当V(x，y，1)/Vmin(x－1，y)＜M，

对于rmin(x－1，y)＝1；rmin(x，y)＝1，

当V(x，y，2)/Vmin(x，y－1)/Vmin(x，y－1)＜M，

对于rmin(x，y－1)＝2；rmin(x，y)＝2，

当V(x，y，3)/Vmin(x－1，y－1)＜M，

对于rmin(x－1，y－1)＝3；rmin(x，y)＝3，

当V(x，y，4)/Vmin(x＋1，y－1)＜M，

对于rmin(x＋1，y－1)＝4；rmin(x，y)＝4，

Vmin(x，y)＝V(x，y，rmin)。

由此来保持平滑操作的方向并使得在一个方向上沿伸一段距离的主体边缘显现。在MR图像中M＝2。

3、沿最小偏差(根据2)方向rmin的平滑化：

在变焦为1时使用七个支撑点实现平滑化。在较高的变焦的情况下应用相应的局部扫描，这就是说对相同的区域范围实现平滑化。为了在高变焦成像时达到足够的对较高频率的抑制，在一第二阶段中使用一矩形滤波器对经过滤波的矢量作再次平滑化，该滤波器的长度局部扫描的度数相同。

沿方向1(0度)的平滑：

Bf 1 (x, y) = Σ_{i = - 3}^{3} B (X - i * u, y) * TP (i);

Bf (x, y) = Σ_{i = - v}^{V} Bf 1 (X - i, y) * 1 / (2 V + 1);

V＝(u/2)的整数。

TP(i)是低通卷积核的系数。

i： 0 +-1 +-2 +-3

TP(i)： 0.27 0.21 0.11 0.045

4、按幅度值适配：

根据最小的局部的偏差Vmin(x，y)(取2时：)按下面的公式对未滤波的和滤过波的图像点加以混合：

Ba(x，y)＝(1－a)*B(x，y)＋a*Bf(x，y)，

其中a＝1/[1＋Vmin(x，y)/V50]

这种适配防止主体对比度强的图像区域作强的平滑。

5、参数

V50是一个适配系数值为a＝1/2的偏差。该值由图像数据自动地检测，为此将平均最小偏差Vmn例如乘以因子F＝0.02。通过对该因子的选择可以使噪声减少约10％。

Vmn = Σ_{x = 1}^{nx} Σ_{y = 1}^{ny} V \min (x, y) / (nx * ny)

这种适配和由此而得的噪声的降低可改变此值的50％来设定为V50：

V50＝Vmn*F

本发明特别适合处理医学使用的图像，侧如CT或MR图像。

Claims

1、图像信号处理方法，其特征是，在最小偏差的方向上对图像进行局部一维平滑化，其中平滑的强度通过局部偏差来调整。

2、根据权利要求1的方法，其特征是，随着增加的局部最小偏差而使平滑减小。

3、根据权利要求2的方法，其特征是，通过将不作平滑部分和作平滑部分的混合而达到平滑的改变。

4、根据权利要求1至3中任一个的方法，其特征是，该方法用于处理医疗用的图像。