DE69627765T2

DE69627765T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Raumfilterung von verrauschten numerischen Bildern

Info

Publication number: DE69627765T2
Application number: DE69627765T
Authority: DE
Inventors: Raoul Florent; Claude Mequio
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1995-07-21
Filing date: 1996-07-16
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2016-07-17
Also published as: EP0755023B1; JPH09138849A; US5671264A; DE69627765D1; EP0755023A1; FR2737034A1

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Raumfilterung des Rauschens in einem numerischen Bild.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Umsetzung dieses Verfahrens.
Die Erfindung findet besonders bei der Verarbeitung von medizinischen Bildern Anwendung, in einem fluoroskopischen Modus von Röntgenstrahlen mittels eines Systems, wo der Röntgenstrahl eine leichte Intensität hat und folglich verrrauschte und wenig kontrastreiche Bilder liefert, die gefiltert werden müssen, um das Rauschen auszusondern, ohne die Details zu beeinträchtigen.
Der fluoroskopische Röntgenstrahlenmodus wird z. B. zur Verfolgung in Echtzeit einer medizinischen Operation verwendet, bei der ein Werkzeug extrem kleinen Durchmessers, wie ein Katheter, in dem beim Patienten beobachteten Bereich eingeführt oder bewegt wird.
Ein Verfahren zur Rauschfilterung in einem numerischen Bild ist bereits aus der Veröffentlichung mit dem Titel „A new class of Detail-Preserving Filters for Image Processing", von Ari NIEMINEN et alii, in „IEEE TRANSACTION ON PATTERN ANALYSIS AND MACHINE INTELLIGENCE" VOL. PAMI-9, N° 1, JANUAR 1987, S. 74–90 bekannt.
Diese Veröffentlichung beschreibt ein Filterungsverfahren unter Verwendung einer neuen Klasse räumlicher Filter. Diese neue Klasse enthält lineare Filterstrukturen mit Impulsreaktion, „FIR" bezeichnet. Das in diesem Dokument enthüllte Verfahren schließt Kombinationen der Resultate der linearen Filter in Medianfiltern mit mehreren Kombinationsebenen ein. Es wird erläutert, ein solches Verfahren ermögliche es, die Ränder der Objekte im Bild zu bewahren und somit die Details zu erhalten. Dieses Verfahren schließt die Definition eines gleitenden Fensters im zu verarbeitenden numerischen Bild zentriert um ein momentanes Pixel, und die Definition von Masken in diesem Fenster ein, um den Erhalt einer gewissen Anzahl durchschnittlicher Pixel zu ermöglichen, die um das Zentralpixel des Fensters gelegenen sind. Ein Durchschnitt wird z. B. über die Intensitäten der auf derselben Pixelzeile wie das Zentralpixel gelegenen Pixel erhalten, ein Durchschnitt wird über die Intensitäten der auf derselben Spalte wie das Zentralpixel gelegenen Pixel erhalten; die durchschnittlichen Intensitäten können auch über die Pixel der Diagonalen des Fensters erhalten werden, wobei dieses am beschriebenen Beispiel rechteckig ist. Die erhaltenen Durchschnitte, die lineare Filterungen (FIR), als Basisfilterungen bezeichnet; werden in den Medianfiltern (HMF) kombiniert. Es werden z. B. die über die Pixelintensitäten der Zeile des Zentralpixels respektive links und rechts des Zentralpixels in einem Medianfilter mit der Intensität des Zentralpixels berechneten Durchschnitte kombiniert und ein erstes Ergebnis erhalten; dann werden die über die Pixel der Spalte des Zentralpixels respektive oberhalb und unterhalb berechneten Durchschnitte in einem Medianfilter mit der Intensität des Zentralpixels kombiniert und ein zweites Ergebnis erhalten; dann werden das erste und zweite Ergebnis ein einem Medianfilter mit der Intensität des Zentralpixels kombiniert und ein weiteres Ergebnis erhalten. Je nach der Anzahl der im Fenster berechneten Basisfilterungen und der Anzahl Eingänge der Medianfilter kann die Anzahl der Kombinationsschritte für den Erhalt des Ergebnisses, mit Kombinationsniveau bezeichnet, mehr oder weniger groß sein.
Auch ist ein anderes Verfahren zur Filterung des Rauschens in einem numerischen Bild aus der Veröffentlichung mit dem Titel „Performance Evaluation of Some Noise Reduction Methods" von Wen-Yen Wu et alii, in „GRAPHICAL MODELS AND IMAGE PROCESSINGS", Vol. 54, N° 2, März 1992, S. 134–146 bekannt.
Diese zweite Veröffentlichung beschreibt verschiedene Verfahren zur Filte
rung des Rauschens, die allgemein zuerst die Auswahl, nach bestimmten Kriterien, von Pixeln in einem numerischen Bild über die Intensität einschließen, von denen man eine Kombination anfertigt. Diese Kombination kann eine lineare Kombination sein, wie ein Durchschnitt. Zu diesem Zweck schließt dieses Verfahren die Definition eines gleitenden Fensters im zu verarbeitenden numerischen Bild zentriert um ein momentanes Pixel, und die Auswahl von Pixeln in diesem Fenster ein. Ein Auswahlkriterium kann sich über die Intensität der ausgewählten Pixel erstrecken. An einem Beispiel (SIG) sind die ausgewählten Pixel diejenigen, deren Intensitätsunterschied hinsichtlich des momentanen Pixels im Zentrum des Fensters unter einer bestimmten Schwelle liegt, die von der Varianz des Rauschens (σ²) abhängt; an einem anderen Beispiel (KNN) wird eine bestimmte Anzahl an K Pixeln mit den zum momentanen Pixel nächsten Intensitäten gewählt. Nach dem Auswahl vorgang der Pixel im rechteckigen gleitenden Fenster wird ihre Intensität entweder durch bilden des Durchschnitts (MEAN) oder durch eine MEDIAN-Filterung (MED) kombiniert.
Ein Problem, das sich bei der Verarbeitung des Rauschens der fluoroskopischen Bilder stellt, ist, dass diese Bilder allgemein sehr feine Details oder sehr klein dargestellter Objekte enthalten, wie z. B. einen bei der Operation vom Praktiker eingefügten Katheter, wobei dieser Katheter die Form eines Fadens hat, dessen Querschnitt nur einige Pixel groß ist. In diesem Bereich ist es folglich unverzichtbar, auf eine Methode zur Rauschfilterung zurückzugreifen, die die Details beibehält.
Alle in den beiden zuvor zitierten, dem Stand der Technik entsprechenden Veröffentlichungen sind dazu in der Lage, eine Filterung des verrauschten Bilds unter Erhalt der Details zu liefern.
Allerdings stellen die aus den zitierten Dokumenten bekannten Methoden alle ein selbes Problem: Die mit Hilfe dieser Methoden rekonstruierten Bilder weisen FLECKEN (PATCHES) auf. Dies wird durch die Tatsache bedingt, dass diese Methoden auf der Verwendung eines gleitenden Fensters beruhen, dessen Zentrum um ein Pixel auf dem Bild versetzt wird, nachdem alle in der einen oder anderen zitierten Veröffentlichung beschriebenen Rechenschritte durchgeführt wurden. Somit, da die Deckfläche der entsprechenden Fenster mit zwei aneinandergrenzenden Pixeln groß ist, führt dies dazu, dass der Beitrag zum Grundrauschen in den beiden Fenstern sehr korreliert ist.
Ein Ziel dieser Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Raumfilterung, das keine rauschbedingten FLECKEN erzeugt.
Ein besonderes Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines solchen Verfahrens mit der Fähigkeit, eine sehr weitreichende Beseitigung des Rauschens zu bewirken, unter Erhaltung der Objektkonturen im Bild und unter Erhaltung des Bildkontrasts.
Diese Ziele werden mit einem Verfahren zur Raumfilterung in einem Bild mit einer Form einer zweidimensionalen Pixelmatrix mit verrauschten numerischen Intensitätswerten erreicht, wobei das Verfahren die Schritte umfasst der:

a) Auswahl in einem gleitenden Fenster, zentriert auf ein momentanes Pixel, einer Anzahl (N ≠ O) an elementaren Filtern, aleatorisch ausgerichtet, mit Trägern einer Orientierungsachse, die durch das momentane Pixel verläuft, und mit einem oder mehreren Merkmalen, die aleatorische Werte haben können,
b) Kombination der Pixelintensitäten über den besagten einzelnen Trägern zur Bereitstellung einer elementaren Intensität, und Kombination der elementaren Intensitäten zur Bereitstellung einer auf das momentane Pixel anzuwendenden gefilterten Intensität.

Dieses Verfahren bietet den Vorteil, keine durch Grundrauschen bedingte FLECKEN im Bild zu erzeugen und auch keine Muster aufgrund der Form der Filterträger erscheinen zu lassen.
eine Vorrichtung, um die Beobachtung eines medizinischen Bildes zu unterstützen, beinhaltet:

– ein System zu Bereitstellung der Daten eines Bildes in der Form einer zweidimensionalen Pixelmatrix mit numerischen Intensitätswerten,
– ein Anzeigesystem zum Anzeigen des Bildes,
– ein Bildverarbeitungssystem mit Zugriff auf die Bilddaten und auf das An zeigesystem, wobei das Bildverarbeitungssystem angeordnet ist, um mindestens die folgenden Schritte auszuführen:
a) Auswahl in einem gleitenden Fenster, zentriert auf ein momentanes Pixel, einer Anzahl (N ≠ O) an elementaren Filtern, aleatorisch ausgerichtet, mit Trägem einer Orientierungsachse, die durch das momentane Pixel verläuft, und dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere aleatorische Werte haben,
b) Kombination der Pixelintensitäten über den besagten einzelnen Trägern zur Bereitstellung einer elementaren Intensität, und Kombination der elementaren Intensitäten zur Bereitstellung einer auf das momentane Pixel anzuwendenden gefilterten Intensität.

Diese Vorrichtung bietet den Vorteil, dass sie ein ursprünglich kontrastarmes und verrauschtes medizinisches Bild wiederherstellt und dabei feinste Details bewahrt und ohne verrauschte FLECKEN.
Die Erfindung wird hiernach in Bezug auf die begleitenden schematischen Figuren im Detail beschrieben, von denen:
1 zeigt eine Röntgenstrahlenvorrichtung für den Aufbau von radiologischen oder fluoroskopischen Bildern,
2 zeigt den Weg eines Fensters WD(x, y) durch ein verrauschtes Bild 7,
3A bis 3D zeigen die Filterträger zur Durchführung eines Raumfilterungsverfahrens durch AUSWAHL-KOMBINATION.
4A bis 4D stellt die Kombination der Filter der 3A bis 3D dar,
5A und 5D zeigen die Filterträger HMF,
6A bis 6C stellt die Kombination der Filter der 5a bis 5d dar,
7A und 7B stellt ein Verfahren zur Bestimmung der Rausch-Standardabweichung dar.
I/ Röntgenstrahlenvorrichtung
1 zeigt ein digitales Radiographiesystem mit einer Röntgenstrahlenquelle 1, einem beweglichen Tisch 2 zur Unterbringung eines Patienten, einen Bildverstärkervorrichtung 3, die an eine gekoppelt an eine Bildröhre 4, die Bilddaten an ein System 5 zur numerischen Bildverarbeitung liefert, das einen Mikroprozessor aufweist. Letzterer beinhaltet eine Anzahl von Ausgängen, einschließlich dem Ausgang 6, der zur Anzeige von Röntgenbildern oder Intensitätsbildern eines beobachteten Patientenbereichs an einen Monitor 7 gekoppelt ist.
Ein numerisches Röntgenbild wird als zweidimensionale Pixelmatrix aufgebaut. Das numerische Röntgenbild kann z. B. 512 × 512 oder 1024 × 1024 Pixel aufweisen, mit 8 Bits oder 10 Bits kodiert. Jedes Pixel kann somit einem der 256 oder 1024 Intensitätsstufen zugeteilt werden. Die dunklen Bildbereiche haben zum Beispiel eine niedere Graustufe und die hellen Bereiche eine hohe Graustufe.
Das numerische Bild kann im fluoroskopischen Röntgenstrahlenmodus erhalten werden. Die Erfindung kann besonders Vorteilhaft zur Filterung von angiographischen Bildern eingesetzt werden. Die Bilder können als Bildsequenzen mit einer Rate von mehreren Bildern pro Sekunde, zum Beispiel 30 Bilder pro Sekunde im fluoroskopischen Standardmodus, oder 12,5 Bilder pro Sekunde im fluoroskopischen Impulsmodus, aufgenommen werden.
Die Beseitigung des Rauschens ohne die Erzeugung von VERRAUSCHTEN FLECKEN muss daher an jedem des in Echtzeit kommenden Bilds der Sequenz durchgeführt werden. Das Filterungsverfahren muss daher schnell sein, ohne die Details zu zerstören.
Allerdings berücksichtigt diese Erfindung weder die verwendete Methode für den Erhalt des numerischen Bilds oder der Art der darin dargestellten Objekte, sondern betrifft ausschließlich die Filterung dieses Bilds, als alleine und nicht in Verbindung mit anderen Bildern der Sequenz betrachtet, um das Rauschen ohne die Erzeugung von verrauschten FLECKEN zu beseitigen.
II/ Raumfilterungsverfahren
2 stellt das Raumfilterungsverfahren dar, das in einem zu verarbeitenden Bild J die Definition eines Pixels beinhaltet, das wie das momentane Pixel P₀(x₀, y₀) mit den Koordinaten x₀, y₀ in der zweidimensionalen Matrix des Bildes J bezeichnet wird. Die Intensität I₀(x₀, y₀) dieses Pixels wird als ursprünglich sehr verrauscht vorausgesetzt.
Für ein momentanes Pixel P₀(x₀, y₀) mit der Intensität I₀(x₀, y₀) im Bild J definiert man in einem gleitenden Fenster WD(x₀, y₀), um das besagte momentane Pixel zentriert, eine aus einer Anzahl von N elementaren Filtern bestehende Serie.
Jeder der Filter der Serie ist ein ausgerichteter Filter. Unter einem ausgerichteten Filter ist ein Filter zu verstehen, in dem eine Dimension seines Trägers ist viel größer als die andere Dimension ist, wobei die größere Dimension bzw. Länge sich parallel erstreckt über eine so genannte Ausrichtungsachse, die durch das momentane Pixel P₀-(x₀, y₀) verläuft, wobei die andere Dimension, oder Breite, rechtwinklig zur besagten Achse verläuft. Der von der Ausrichtungsachse in Bezug auf zum Beispiel die Richtung OX der Zeilen der zweidimensionalen Bildmatrix gebildete Winkel ist der so genannte Ausrichtungswinkel θ des Elementarfilters.
Somit hat die Serie der Elementarfilter in Bezug auf das momentane Pixel im Fenster WD(x₀, y₀) mehrere Merkmale, zum Beispiel für jeden Filter:

– seinen Ausrichtungswinkel θ,
– die Größe seines Trägers ist gleich der Anzahl Pixel parallel zur Ausrichtungsachse multi pliziert mit der Anzahl Pixel rechtwinklig zur besagten Achse, und für die Filterserie:
– die Anzahl N der Filter.

Jeder Filter der Serie von Elementarfiltern im Fenster WD(x₀, y₀), verbunden mit dem momentanen Pixel P₀(x₀, y₀), beinhaltet mindestens ein Merkmal mit einem Zufallswert. Somit kann man im Fenster WD(x0, y0), zentriert um das momentane Pixel P0(x0, y0) eine Serie von N ausgerichteter Filter mit zufälligen Ausrichtungswinkeln θ definieren, wobei ihre anderen Merkmale feststehen. Man kann auch eine Serie von N ausgerichteter Filter mit zufälligen Ausrichtungswinkeln θ sowie zufälligen Trägergrößen definieren.
Außerdem kann auch die Anzahl von N Filtern in der Serie eine Zufallszahl sein.
Die Merkmale und die Eigenschaften des Raumfilterungsverfahrens werden hiernach im Detail beschrieben, in dem man verschiedene Serien solcher zufälliger Elementarfilter definiert.
II.1/ Auswahl-Kombinations-Verfahren
Nach diesem so genannten Auswahl-Kombinations-Verfahren definiert man zuerst die Struktur der ausgerichteten Elementarfilter mit einem oder mehreren Zufallsmerkmalen. Daraufhin werden Pixel innerhalb der Träger unter Berücksichtigung ihrer Intensität ausgewählt, um die Pixel auszuwählen, die potenziell zum selben Objekt gehören wie das momentane Pixel. Daraufhin ermittelt man eine lineare Kombination bzw. einen Durchschnittswert der Intensitäten jeder der Elementarfilterträger ist, und die Ergebnisse dieser durchschnittlichen Intensitätswerte werden kombiniert, um eine Intensität zu erhalten, die die gefilterte, dem momentanen Pixel zuzuteilende Intensität ist.
Entsprechend dem Auswahl-Kombinations-Verfahren enthalten die Filterträger das momentane Pixel P₀(x₀, y₀).
3A zeigt anhand eines Beispiels die Definition einer Serie von N ausgerichteter Filter F₁, F₂, F₃, F₄, also für jeden Filter ist:
der Ausrichtungswinkel θ₁, θ₂, θ₃, θ₄ festgelegt,
die Trägergröße zufällig, und es sind
die Träger dieses Filters symmetrisch in Bezug auf das momentane Pixel P₀(x₀, y₀), und
die Anzahl N der Filter ist festgelegt und ist gleich 4.
3B zeigt anhand eines Beispiels die Definition einer Serie von N ausgerichteter Filter F₁, F₂, F₃, Fa, also für jeden Filter ist:
der Ausrichtungswinkel θ₁, θ₂, θ₃, θ₄ ein zufälliger Winkel,
die Trägergröße zufällig, und es sind
die Träger asymmetrisch in Bezug auf das momentane Pixel P₀(x₀, y₀), und
die Anzahl N der Filter ist festgelegt und ist gleich 4.
3C zeigt eine Serie von N = 3 ausgerichteter Elementarfilter F1, F2, F3, also für jeden Filter ist:
der Ausrichtungswinkel θ₁, θ₂, θ₃ ein zufälliger Winkel,
die Trägergröße zufällig, und es sind
die Träger dieses Filters symmetrisch in Bezug auf das momentane Pixel P0(x0, y0).
In Bezug auf 3C kann man eine Anzahl N_max fester potenzieller Orientierungsachsen für die Filter festlegen, die regelmäßig im Raum um P₀(x₀, y₀) verteilt sind. Wenn eine Anzahl N von Filtern kleiner oder gleich N_max gewählt wird, werden die Filter zufällig entlang den N_max Orientierungsachsen verteilt. Es kann zum Beispiel N_max = 8 gewählt werden; in diesem Falle sind die 8 möglichen potenziellen Orientierungsachsen P₀Z₁, P₀Z₂, P₀Z₃ ... P₀Z₈ in regelmäßigen Abständen von π/8 angeordnet; die Anzahl N an Filtern kann auch festgelegt und gleich 3 gewählt werden. Diese drei Filter sind dann zufällig entlang den 8 möglichen festgelegt Richtungen verteilt.
An einem anderen Beispiel kann die Anzahl N an Filtern festgelegt und gleich 4 sein. Diese Filter sind dann zufällig entlang den 8 Orientierungsachsen verteilt.
An dieser Art, auf 3C dargestellten Beispiel, an dem die möglichen Orientierungsachsen festgelegt sind, kann die Anzahl N an Filtern auch eine Zufallszahl sein, die kleiner als die Anzahl N_max an Orientierungsachsen bleibt.
Die Größe der Filterträger in jeweils der 3A und 3B beträgt 1 × K Pixel, wobei K die Anzahl Pixel im Träger und die Größe von K in jeweils beiden Beispielen einer Zufallszahl entspringt. Die hier als Beispiels dargestellten Filter haben daher eindimensionale Träger. An anderen nicht abgebildeten Beispielen können die Filterträger zweidimensional sein, unter der Bedingung, dass eine der Dimensionen mindestens das Doppelte der anderen Dimension sein muss, wobei diese letztere klein ist, zum Beispiel 2 oder 3 Pixel. Vorzugsweise wird das Fenster WD(x₀, y₀) in der Größe 20 × 20 Pixel gewählt, was die große Dimension der Filter in diesem Fall auf höchstens 20 Pixel begrenzt.
Unter den Zufallsmerkmalen, die potenziell zur Definition der Serie von N ausgerichteter Elementarfilter verwendet werden können, um das Ziel der Erfindung zu erlangen, z. B. um eine Raumfilterung des Rauschens ohne Erzeugung von Flecken (PAT-CHES) und ohne Beeinträchtigung von Details, Konturen und Kontrast zu erreichen, wird in abnehmender Bedeutungsfolge vorgeschlagen, dass:

1) die Träger der N Filter F₁ bis F_N zufälliger Größe sind, zum Beispiel, mit festgelegten Orientierungen θ₁ bis θ_N und festgelegten anderen Merkmalen, wie gezeigt auf 3A;
2) die Träger der N Filter F₁ bis F_N zufälliger Größe und zufälliger Orientierung θ₁ bis θ₂ sind, die anderen Merkmale stellen fest, wie gezeigt auf 3B;
3) die Träger der N Filter F₁ bis F_N zufälliger Größe und zufälliger Orientierung θ₁ bis θ_N sind, und außerdem die Anzahl N an Filtern eine Zufallszahl ist, wie gezeigt auf 3C;
4) die Träger sind außerdem asymmetrisch, wie gezeigt auf 3B;
5) vor der Verarbeitung jedes Pixels kann im Fenster WD(x₀, y₀) ein Sub-Sampling durchgeführt werden, und das Start-Pixel zum Sub-Sampling kann ein zufälliges Pixel sein;
6) der Durchschnittswert MEAN für den Erhalt entweder der einzelnen Ergebnisse R₁, R₂, R_N der Filter oder des Gesamtergebnisses R kann auf Intensitäten angewandt werden, die mit Zufallsgewichten gewogen wurden; für diesen Zweck wird ein mit dem Träger verbundener Zufallskoeffizient C definiert, gleich der umgekehrten Summe der Gewichte, enthalten zwischen 0 und 1 und angewandt auf jedes Pixel im Träger; jedes dieser Gewichte kann gleich 1 sein; der Koeffizient entspricht dann der Umkehrung 1/K der Anzahl K an im Träger enthaltenen Pixeln; der Koeffizient C jedes Filters wird berücksichtigt, um die gewogene lineare Kombination der Intensitäten zu erstellen.

Das Resultat R₁ kann zum Beispiel unter Anwendung der Zufallsgewichte W₁ auf die verschiedenen Intensitäten I₁(x₀ + u, y₀ + v) des Filters F₁ und durch Bildung des Durchschnittswerts MEAN dieser gewogenen Intensitäten erhalten werden, was ergibt: R1 = C x.Σ [W1(u, v) × I1(x0 + u, y0 + v)].
Alle oben aufgeführten Merkmale kann zufällig gemacht werden, einzeln oder in Kombination, ohne zu vergessen, dass die wichtigsten Merkmale für die Filterträger die Zufallsgröße und die Zufallsorientierung, und für die Kombination die zufällige Filterzahl N sind.
Beispiel I: das Auswahl-Kombinations-Verfahren SIG-MEAN-MEAN
Dieses erste Auswahl-Kombinations-Verfahren wird hiernach mit dem Ausdruck SIG-MEAN-MEAN bezeichnet, um die Beschreibung zu vereinfachen.
Wie zuvor beschrieben beinhaltet diese Methode zuerst die Definition der ausgerichteten Filter mit:

– ihren Zufallsmerkmalen
– ihren festgelegten Merkmalen
– ihrer festgelegten oder zufälligen Anzahl.

Die Methode beinhaltet daraufhin die AUSWAHL in jedem Filterträger einer bestimmten Anzahl Pixel unter Berücksichtigung ihres Intensitätunterschieds in Bezug auf die Intensität des momentanen Pixels.
Die Methode beinhaltet daraufhin die Kombination der Filter.
Wenn man voraussetzt, dass das momentane Pixel P₀ die Koordinaten (x₀, y₀) in der zweidimensionalen Matrix des Bildes J hat, und das untersuchte Pixel P die Koordinaten (x₀+ u, y₀ + v) hat, wobei u und v ganze Zahlen sind, wird die Auswahl für jedes Pixel P mit einer Intensität I(x₀+ u, y₀ + v) ausgeführt, so dass: |I(x0 + u, y0 + v) – I0(x0, y0)| < m × σB (1) wobei m ein Multiplikationsfaktor ist, und wobei σ_B die Rausch-Standardabweichung im Bild ist.
Die Rausch-Standardabweichung im Bild kann mit jeder nach dem Stand der Technik bekannten Methode oder aber auch apriorisch bewertet werden. Die Rausch-Standardabweichung wird in Grau- (oder Intensitäts-)Stufen gemessen. Es kann zum Beispiel 5 oder 10 Graustufen geben. Für die korrekte Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung ist es unbedingt erforderlich, eine Bewertung der Rausch-Standardabweichung σ_B vorzunehmen.
Man erinnert hier an die Definition der Rausch-Standardabweichung, wie sie dem Fachmann bekannt ist.
Die Rausch-Standardabweichung σ_B ist die durchschnittliche Abweichung des Rauschens von seinem Durchschnittswert. Die Rausch-Standardabweichung ist die Quadratwurzel der Varianz σ² _B des Rauschens im Bild. Die Rausch-Standardabweichung kann unter Anwendung der hiernach anhand eines Beispiels gegebenen Methode erhalten werden.
In Bezug auf die Diagrammblöcke von 7A beinhaltet die Methode zuerst die Verarbeitung des Bildes 7 nach Zeilen, pixelweise, entsprechend einem Abtastmodus, der ein Standard-Abtastmodus sein kann, z. B. von oben links nach unten rechts des Bilds. In einem ersten Schritt, dargestellt mit dem Block MEM 100, werden die Intensitäten I(x, y) der Pixel unter Berücksichtigung ihrer Koordinaten (x, y) in der zweidimensionalen Matrix des Bildes gespeichert.
In einem zweiten Schritt, dargestellt mit dem Blöcken 110A und 110B und gezeigt auf 7B, wird für jedes momentane Pixel P(x, y) mit den Koordinaten x, y einer Zeile L von Pixeln im Bild J zwei mittlere Intensitätswerte der Pixel berechnet, die links zum momentanen Pixel liegen, wenn die Abtastrichtung der Zeile nach rechts geht:
ein erster Durchschnittswert M1 der Intensitäten auf einem großen Träger S_l, dessen Berechnung dargestellt wird mit Block 110A, z. B. ein Durchschnittswert der Intensitäten einer großen Anzahl Pixel auf der links zum momentanen Pixel gelegenen Zeile, diese Pixel wurden bereits abgetastet; unter großem Träger sind ca. 10 Pixel zu verstehen;
ein zweiter Durchschnittswert M₂ der Intensitäten auf einem kleinen Träger S₂, dessen Berechnung dargestellt wird mit Block 110B, z. B. ein Durchschnittswert der Intensitäten einer kleineren Anzahl Pixel als der des großen Trägers, zum Beispiel die halbe Anzahl, also 5 Pixel links zum momentanen Pixel 0(x, y) auf der Zeile.
Diese erste und zweite mittlere Intensität M1, M2 kann absolut oder gewogen sein, wie dem Fachmann bekannt. Unter gewogen ist dabei zu verstehen, dass man jeder Pixelintensität, deren Durchschnittswert genommen wird, ein Gewicht zwischen 0 und 1 zugeteilt wird.
In einem dritten Schritt, dargestellt mit dem Block 120A, beinhaltet die Methode zur Bestimmung der Rausch-Standardabweichung σ_B die Berechnung eines Wertes Δ₁ gleich dem absoluten Wert der Differenz zwischen der ersten mittleren Intensität M₁ auf einem großen Träger und der zweiten mittleren Intensität M₂ auf einem kleinen Träger. Die Bewertung dieser Differenz: Δ1 = |M1 – M2| befähigt die Unterdrückung der Pixelintervalle in der verarbeiteten Zeile, die Objektränder enthalten, in denen z. B. eine abrupte Intensitätsvariation aufgrund der Konturen eines Objekts auftritt; es wird deklariert, dass ein Objektrand in dem vom großen Träger S₁ gebildeten Pixelintervall besteht, wenn der zweite mittlere Intensitätswert M₂ auf dem kleinen Träger sehr vom ersten mittleren Intensitätswert M₁ auf dem großen Träger abweicht; also wenn z. B. der zwischen diesen zwei mittleren Intensitätswerten berechnete Unterschied Δ₁ einen in Graustufen bewerteten Wert übersteigt, der ca. 10% der für den Aufbau des numerischen Bilds J verwendeten Graustufen entspricht; wenn ein Rand erkannt wird, wird das von den Pixeln des großen Trägers S₁ gebildete Intervall unterdrückt.
In einem vierten Schritt, dargestellt mit dem Block 120B, beinhaltet die Methode zur Bestimmung der Standardabweichung auch die Berechnung eines Wertes Δ₂ gleich dem absoluten Wert der Differenz zwischen dem ersten mittleren Intensitätswert auf dem großen Träger und der Intensität des momentanen Pixels I(x, y). Δ2 = |M1 – I(x, y)|
Die Bewertung dieser Differenz befähigt die Unterdrückung der aberranten Pixel. Die Intensität des momentanen Pixels wird als aberrant erklärt, wenn der Intensitätsunterschied Δ₂ zwischen der Intensität des momentanen Pixels I(x, y) und des ersten mittle ren Intensitätswerts M₁ auf einem großen Träger S₁ einen wie oben definiert in Graustufen bewerteten Wert von ca. 10% der Graustufen des Bildes J übersteigt.
In einem letzten Schritt, dargestellt mit dem Block TEST 130, beinhaltet die Methode die Prüfung der vorhergehenden zwei Bedingungen:
wenn das momentane Pixel keine aberrante Intensität hat,
wenn das dem großen Träger entsprechende Pixelintervall keine Objektränder enthält.
Wenn diese zwei Bedingungen gemeinsam erfüllt werden, wird deklariert, dass Δ₂, was der absolute Wert des Intensitätunterschieds zwischen dem momentanen Pixel I(x, y) ist, und der erste mittlere Intensitätswert M₁ auf dem großen Träger St, eine elementare Messung σ(x, y) ist, die zur Bewertung der Rausch-Standardabweichung berücksichtigt wird.
Die vorhergehende Vorgangsfolge wird für alle zu verarbeitende Pixel des Bildes 7 wiederholt. Daraufhin wird im Block 140 ein Gesamt-Durchschnittswert M aller elementaren Messungen ist gebildet und als Wert σ_B der Rausch-Standardabweichung berücksichtigt.
In der Relation (1) kann der Multiplikationsfaktor m der Rausch-Standardabweichung σ_B gleich 2 oder 3 sein. Im Falle es ein Gaußsches Rauschen ist und ein Elementarfilter auf einen Bildbereich angewandt wird, in dem die Intensität grundlegend einheitlich ist, werden, wenn m = 2, ca. 3/4 der Pixel ausgewählt, und wenn m = 3, praktisch alle Pixel ausgewählt.
Unter Anwendung der Relation (1) werden dann alle Pixel, die innerhalb jedes Trägers des ausgerichteten Elementarfilters liegen, geprüft.
Der oben beschriebene Vorgang der AUSWAHL, unter Berücksichtigung der Rausch-Standardabweichung σ_B (sprich Sigma B) zur Pixelauswahl einer Intensität nahe der des momentanen Pixels, wird hiernach mit dem Ausdruck SIG bezeichnet, um die Beschreibung zu vereinfachen.
In Bezug auf 3D werden gezeigt, in einem Bild J, ein Fenster WD(x₀, y₀), zentriert um das momentane Pixel P₀(x₀, y₀), eindimensionale Filterträger F₁, F₂, F₃, F₄, ausgerichtet nach verschiedenen Richtungen auf der Bildfläche um das momentane Pixel P₀(x₀, y₀), und die von SIG ausgewählten Pixel wurden mit einem Kreis umringt.
Am Ende des Vorgangs AUSWAHL SIG wird eine lineare Kombination bzw. ein Durchschnittswert der Intensitäten der ausgewählten Pixel gebildet. Dieser Vorgang zur Durchschnittsbestimmung wird hiernach mit dem Ausdruck MEAN bezeichnet.
In Bezug auf 4A als ein Diagramm der Filterung durch AUSWAHL-KOMBINATION SIG-MEAN-MEAN einer Filterserie wie auf 3D gezeigt, nimmt der Filter F₁ die Auswahl der mit dem Block SIG 10.1 dargestellten Pixel vor und berechnet im Block MEAN 11.1 einen ersten Durchschnittswert R₁ der verschiedenen Intensitäten I_i ¹(x₀ + u, y₀ + v) der in F1 ausgewählten Pixel, mit: R1 = MEAN [Ii 1(x0 + u, y0 + v)] so dass |I_i ¹(x₀ + u, y₀ + v) – I₀(x₀, y₀)|< k × σ_B (1) wobei (x₀ + u, y₀ + v) den ausgerichteten Träger des Filters F, definiert.
Daraufhin berechnet der Filter F2 im Block MEAN 11.2 einen zweiten Durchschnittswert R₂ der verschiedenen Intensitäten I_i ²(x₀ + u, y₀ + v) der in einem Block SIG 10.2 ausgewählten Pixel, mit: R2 = MEAN [I2 1(x0 + u, y0 + v)] wobei die Intensität der ausgewählten Pixel der Relation (1) (x₀ + u, y₀ + v) zur Definition der ausgerichteten Träger des Filters F₂ Rechnung trägt.
Der Vorgang wird dementsprechend bis einschließlich dem Filter F_N (SIG 10.N, MEAN 11.N) ausgeführt: RN = MEAN [IN 1(x0 + u, y0 + v)] wobei die verschiedenen Intensitäten I_N ¹(x₀ + u, y₀ + v) der ausgewählten Pixel der Relation (1) (x₀ + u, y₀ + v) zur Definition der ausgerichteten Träger des Filters F_N Rechnung tragen.
Wenn alle Durchschnittswerte R₁ bis R_N mit den ausgerichteten Filtern F₁ bis F_N erhalten wurden, wird in MEAN 12 ein Durchschnittswert MEAN von den besagten Durchschnittswerten R₁ bis R_N gebildet, was die gefilterte Intensität R₀(x₀, y₀) ergibt, die schließlich auf das momentane Pixel P₀(x₀, y₀) anzuwenden ist: R0(x0, y0) = MEAN [R1, R2 ...RN]
Beispiel II: das Auswahl-Kombinations-Verfahren SIG-MEAN-MED
Zur Vereinfachung der Beschreibung wird dieses zweite Auswahl-Kombinations-Verfahren mit dem Ausdruck SIG-MEAN-MED bezeichnet. Am Ende des Definitionsvorgangs der Serie von N ausgerichteten Elementarfiltern mit:

– ihren Zufallsmerkmalen
– ihren festgelegten Merkmalen,
– ihrer zufälligen oder festgelegten Anzahl wird der Vorgang zur Pixelauswahl in jedem Filterträger wie in Beispiel I ausgeführt, unter Anwendung des Kriteriums (1) in Bezug auf die Intensität der Pixel und unter Berücksichtigung der Rausch-Standardabweichung σ_B.

Daraufhin werden in Bezug auf 4B die spezifischen Ergebnisse R, bis R_N der Filter F₁ bis F_N durch Bildung eines Durchschnittswerts MEAN der verschiedenen jeweiligen Intensitäten I₁ ¹(x₀ + u, y₀ + v) bis I_N ¹(x₀ + u, y₀ + v) der Filter F₁ bis F_N erhalten, und dann werden die mit der besagten Durchschnittsbestimmung erhaltenen Intensitäten R₁ bis R_N in einem Medianfilter mit der Bezeichnung MED 13 kombiniert, der die resultierende Intensität R₀(x₀, y₀) liefert: R0(x0, y0) = MED (R1, R2 ...RN].
Ein Medianfilter ist ein Filter, der die ihm zugeführten Intensitäten einstuft, mit einer Folgenummer, von der kleinsten zur größten Intensität, und der als Ergebnis die Intensität liefert, deren Wert der der Nummer entspricht, die in der Mitte der Nummernfolge liegt oder, wenn die Anzahl der Nummern nicht ungerade ist, dem Durchschnittswert der Intensität entsprechend der zwei Zahlen in der Mitte.
Der Vorteil des SIG-MEAN-MED-Verfahrens besteht darin, dass der verwendete Medianfilter Hochfrequenz-Verrauschungseigenschaften hat, die ihn besonders interessant machen, um FLECKEN (PATCHES) im Bild zu vermeiden. Denn tatsächlich wählt der Medianfilter anstatt eines Durchschnittswerts dieser Intensitäten eines der Ergebnisse zwischen R₁ und R_N aus, was der in der Mitte dieser Intensitätswerte liegende Wert ist. Das mit dem MEDIAN erhaltene Resultat R₀(x₀, y₀) hat von einem momentan verarbeiteten Pixel bis zum nächsten momentan verarbeiteten Pixel eine weitaus weniger korrelierte Intensität als die vom MEAN 12 im vorhergehenden Beispiel erhaltene Intensität.
Beispiel III: Das Auswahl-Kombinations-Verfahren KNN
Das dritte Auswahl-Kombinations-Verfahren wird hiernach mit KNN bezeichnet, um die Beschreibung zu vereinfachen.
An diesem Beispiel wird ein anderes Verfahren der AUSWAHL unter Berücksichtigung anstatt des Kriteriums (1) angewandt, das die Rausch-Standardabweichung σ_B berücksichtigt. Dieses andere Auswahlverfahren besteht im Sperren aller Pixel, deren Intensität geringfügig von der des momentanen Pixels abweicht. Für diesen Zweck berechnet man die Intensitätsunterschiede Δ(x0, y0) = |I(x0 + u, y0 + v) – I0(x0, y0)| (2) zwischen den Pixeln in jedem der Filter und der Intensität des momentanen Pixels. Tatsächlich wählt man nach dieser Methode, bezeichnet mit K NÄCHSTE NACHBARN oder KNN, die Anzahl K an Pixeln mit einer am nächsten an der des momentanen Pixels liegenden Intensität.
Alle anderen Merkmale und Schritte des KNN-Verfahrens können zu denen von Beispiel I oder Beispiel II identisch sein und werden auf 4C und 4D gezeigt.
Auf diesen Figuren stehen die Blöcke KNN 20.1 bis KNN 20.N für die Schritte der Pixelauswahl, und die Blöcke MEAN 21.1 bis MEAN 21.N für die Bildung der durchschnittlichen Intensitäten der über den Filtern ausgewählten Pixel.
Die Blöcke MEAN 22.1 und MED 22.2 bilden einen Durchschnittswert bzw. bewirken eine Medianfilterung der spezifischen Ergebnisse der Elementarfilter, um das Endergebnis R₀(x₀, y₀) zu liefern.
II.2/ Das HMF-Verfahren
In den Schritten des nachfolgenden Verfahrens wird eine Serie von N impulsgesteuerten elementaren linearen Filter zur Bildung der Durchschnittswerte definiert; außerdem, deren Reaktionen zusätzlich mit Medianfiltern kombiniert werden, weshalb diese Filterklasse mit HMF (in Englisch: FIR HYBRID MEDIAN FILTERS) zu bezeichnen ist. Diese Kombination hat eine Baumstruktur, die die Durchschnitt nehmenden linearen Filter (FIR) und den Medianfilter (MED) beinhaltet.
In Bezug auf die 5A bis 5D wird ein zweidimensionales Fenster WD(x₀, y₀) definiert, das um das momentane Pixel P₀(x₀, y₀) mit den Koordinaten (x₀, y₀) in der zu verarbeitenden zweidimensionalen Matrix des Bildes J zentriert ist. In diesem Fenster WD(x₀, y₀) werden Filterträger entlang den Pixelzeilen, den Pixelspalten und den zwei Diagonalen zwischen den Zeilen und den Spalten definiert. Das Zentralpixel P₀(x₀, y₀) des Fensters WD(x₀, y₀) wird als das momentane Pixel gesondert berücksichtigt.
In Bezug auf 5A wurde als Beispiel eine Serie von N ausgerichteter Filter H₁, H₂, V₁, V₂, D₁₁, D₁₂, D₂₁, D₂₂ dargestellt, womit für jeden Filter:

– die Ausrichtung zum Beispiel in Bezug auf die Achse OX als festgelegt betrachtet wird, entsprechend der Vertikalen θ₁, der Horizontalen θ₂ (Winkel nicht abgebildet) und der Diagonalen θ₃, θ₄, die durch das momentane Pixel als Zentrum des Fensters verlaufen, das das Quadrat bildet,
– die Trägergröße zufällig ist: die Träger sind eindimensional, die haben z. B. eine Breite von 1 Pixel und eine Länge, die vom Rand des Fensters WD(x₀, y₀) begrenzt wird,
– der Träger der Filter H₁, H₂, angeordnet in derselben Richtung, zum Beispiel in horizontaler Richtung, symmetrisch sind. Dasselbe gilt für die Filterträger V₁ und V₂, vertikaler Richtung angeordnet, die Filterträger D₁₁ und D₁₂ in der ersten diagonalen Richtung, und die Filterträger D₁₂, D₂₂ angeordnet in der zweiten diagonalen Richtung,
– die Anzahl N an Filtern festgelegt ist; in diesem Falle ist diese Zahl 8, und diese Filterträger sind nach allen möglichen Ausrichtungswinkel θ₁ bis θ₄, Vielfache von π/4, im Raum angeordnet,
– die Filterserie das Zentralpixel P₀(x₀, y₀) des Fensters beinhaltet und ihre Intensität gesondert berücksichtigt wird.

In Bezug auf die 5B wird eine Filterserie desselben Typs gezeigt, mit im Vergleich zur 5A folgenden Merkmalen:
– die Filterträger, in derselben Richtung angeordnet, sind auf zufällige Art asymmetrisch.
In Bezug auf die 5C und 5D werden nur zwei Achsen berücksichtigt, anstatt eine Anzahl von Filtern zu betrachten, die nach allen potenziellen Ausrichtungswinkeln θ₁, θ₂, θ₃, θ₄ angeordnet sind: die horizontale und vertikale Achse in 5C, und die von den Richtungen zweier Diagonalen in 5D gebildeten Achsen. Daher beinhaltet die Filterserie in 5C nur die Träger H₁, H₂, V₁, V₂, ausgerichtet mit der besagten horizontalen und vertikalen Achse, und in 5D beinhaltet die Filterserie nur die Träger D₁₁, D₁₂, D₂₁ und D₂₂, ausgerichtet auf diese diagonalen Achsen. Die Träger in 5C und 5D sind zufälliger Größe und symmetrisch in Bezug auf das momentane Pixel.
In Bezug auf die 6A bis 6C bilden die Filter, die Träger mit Zufallsmerkmalen wie in Bezug auf die 5A bis 5D als beschrieben aufweisen, zuerst die lineare Kombination bzw. den Durchschnittswert MEAN der Pixelintensitäten auf ihrem Träger.
Die Bezeichnungen I¹ _V1, I¹ _V2, I¹ _H1, I¹ _H2 stehen für die verschiedenen Intensitäten der auf ihren jeweiligen Trägern V₁, V₂, H₁ und H₂ befindlichen Pixel.
Die verschiedenen Intensitäten der auf den Trägern D₁₁, D₁₂, D₂₁, D₂₂ liegenden Pixel wurden jeweils mit I¹ _D11, I¹ _D12, I¹ _D21, I¹ _D22 bezeichnet.
Die in den Blöcken MEAN 31.1 bis MEAN 31.8 von den Filtern H₁, H₂, V₁, V₂, D₁₁, D₁₂, D₂₁, D₂₂ gebildeten Durchschnittswerte entsprechenden jeweiligen Intensitäten I_H1, I_H2, I_V1, I_V2, I_D11, I_D12, I_D21 und I_D22.
In Bezug auf 6A beinhaltet die baumartige Kombination der Ergebnisse der zuvor Durchschnitt nehmenden Filter MEAN 2 Stufen, einschließlich der Eingabe in einen 5-wertigen Medianfilter MED 32.5 der mittleren Intensitäten I_V1, I_V2, I_H1, I_H2 auf der horizontalen und der vertikalen Achse plus der Intensität I₀(x₀, y₀) auf dem Zentralpixel; und parallel dazu die Eingabe in einen 5-wertigen Medianfilter MED 32.6 der mittleren Intensitäten I_D ₁₁, I_D12, I_D21, I_D22 auf den zwei diagonalen Richtungen plus der Intensität I₀(x₀, y₀) auf dem Zentralpixel. Diese zwei Medianfilter ergeben die jeweiligen Intensitäten R₁ und R₂, womit die erste Baumebene beendet wird.
Die zwei auf der erste Baumebenen berechneten Intensitäten R₁ und R₂ werden zusammen mit der Intensität I₀(x₀, y₀) in einen anderen 3-wertigen Medianfilter MED 33 geleitet, der die resultierende Intensität R₀(x₀, y₀) liefert, die dem momentanen Pixel P₀(x₀, y₀) als gefilterter Intensitätswert zuzuführen ist.
In Bezug auf 6B beinhaltet die Kombination auch zwei Stufen, doch sie findet nur auf die mittleren Intensitätswerte I_V1, I_V2, I_H1, I_H2 Anwendung, die sich ausschließlich auf die jeweils vertikale und horizontale Richtung beziehen. Diese Kombination beinhaltet die Eingabe der mittleren Intensitätswerte I_V1, I_V2 plus der verrauschten Intensität I₀(x₀, y₀) des Zentralpixel in einen 3-wertigen Medianfilter MED 32.1, um eine resultierende Intensität R₁ zu erhalten; und sie beinhaltet auch die parallele Eingabe der mittleren Intensitätswerte I_H1, I_H2 in einen 3-wertigen Medianfilter MED 32.2, um eine resultierende Intensität R₂ zu erhalten.
Die Intensitäten R₁ und R₂ auf der berechneten erste Baumebene werden zusammen mit der Intensität I₀(x₀, y₀) des Zentralpixels, in einen neuen 3-wertigen Medianfilter MED 33.1 geleitet, der die resultierende Intensität R₀(x₀, y₀) liefert, die dem momentanen Pixel P₀(x₀, y₀) als gefilterter Intensitätswert zuzuführen ist.
In einer weiteren (nicht abgebildeten) Kombination können die mittleren Intensitätswerte I_V1, I_V2, I_H1, I_H2 von 6B ersetzt werden durch die Durchschnittswerte, die unter den selben Bedingungen auf zwei Diagonalen, also jeweils ID₁₁, I_D ₁₂, I_D21, I_D22, erhalten wurden, um eine andere Kombination von Zwei-Stufen-Filtern auf nur zwei Achsen zu bilden, die die der zwei Diagonalen sind.
In Bezug auf 6C beinhaltet die Baumkombination 3 Stufen. Die ersten zwei Stufen werden wie in Bezug auf 6B für die Kombination der Filter auf den beiden Achsen, der horizontalen und vertikalen, beschrieben gebildet und ergeben über MED 33.1 ein Resultat R3; parallel dazu gibt es wie zuvor beschrieben die Kombination der Filter auf den zwei diagonalen Achsen, was über MED 33.2 ein Resultat R4 ergibt.
Das erste Resultat R3 und das zweite Resultat R4 werden demnach mit der verrauschten Intensität I₀(x₀, y₀) des momentanen Pixels in einem 3-wertigen Medianfilter MED 34 kombiniert, um auf der dritten Ebene das Intensitätsergebnis R₀(x₀, y₀) auszugeben, um es dem momentanen Pixel P₀(x₀, y₀) als gefilterten Intensitätswert zuzuführen.
Die Intensität eines momentanen Pixels wird von der zuvor definierten Serie zufälliger Elementarfilter entsprechend den Auswahlschritten und möglichen Kombinationen gefiltert, denn werden die Intensitäten der anderen erwünschten Pixel des Bildes gefiltert, bis alle erwünschten Pixel des Bildes dem vorgeschlagenen Verfahren unterworfen wurden, d. h. Filterung der Intensität jedes erwünschten Pixels mittels einer Serie von Elementarfilters, deren Merkmale, festgelegt oder zufällig, im voraus definiert wurden, genau wie das Verfahren zur Bildung der Kombinationsintensität.

Claims

Verfahren zur Raumfilterung des Rauschens in einem Bild (J) in der Form einer Pixelmatrix [P(x, y)] mit verrauschten numerischen Intensitätswerten [I(x, y)], wobei das Verfahren folgende Schritte beinhaltet: a) Auswahl in einem gleitenden Fenster [WD(x₀, y₀)], zentriert um ein momentanes Pixel [P₀(x₀, y₀)], einer Anzahl (N ≠ O) zufällig ausgerichteter Elementarfilter [F₁, F₂, ...; V₁, V₂,...] mit Trägern undeiner Orientierungsachse [P_0Z1, P_0Z2, ... P_0ZN], die durch das momentane Pixel verläuft und mit einem oder mehreren Merkmalen, die aleatorische Werte haben können, b) Kombination der Pixelintensitäten über den besagten einzelnen Trägern zur Bereitstellung einer elementaren Intensität, und Kombination der elementaren Intensitäten zur Bereitstellung einer auf das momentane Pixel anzuwendenden gefilterten Intensität [R₀(x₀, y₀)]
Verfahren nach Anspruch 1, in dem die Filterträger potenziell Merkmale haben mit einem oder mehreren Zufallswerten: ihrer Anzahl (N) in der Serie, eines Ausrichtungswinkels [θ₁, θ₂, ... θ_N] zwischen der Orientierungsachse [P_0Z1, P_0Z2, ..., P_0ZN] und einer Bezugsachse (OX), definiert in der zweidimensionalen Matrix, einer definiert großen Anzahl an Pixeln, deren größte Dimension parallel zur Orientierungsachse verläuft, einer Asymmetrie in Bezug auf das momentane Pixel, eines mit dem Gewichtungskoeffizienten verbundenen, auf die Pixelintensitäten angewandten Koeffizienten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, in dem ein potenzielles Sub-Sampling des Pixels des Fensters ausgeführt wird, wobei das Start-Pixel des besagten Sub-Samplings zufällig gewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, in dem die besagten Filterträger eindimensionale Träger mit auf die Ausrichtungsachsen ausgerichteten Pixeln, oder zwei dimensional sind, wobei die Dimension des parallel zur Orientierungsachse liegenden Trägers mindestens das Doppelte der transversalen Dimension beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in dem: die potenziellen Ausrichtungswinkel [θ₁, θ₂, ... θ_N] festgelegt und regelmäßig im Raum verteilt sind, die Anzahl (N), festgelegt oder zufällig, zufälliger Elementarfilter kleiner oder gleich der Anzahl (N_max) der Ausrichtungswinkel ist, und die Ausrichtungsachsen der Träger dieser Elementarfilter nach festgelegten oder zufälligen Ausrichtungswinkeln angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 5, in dem: die zufälligen Elementarfilterträger das momentane Pixel beinhalten, wobei dieses Verfahren neben dem Schritt a) und dem Schritt b) auch einen Schritt beinhaltet zur: – a') Auswahl (SIG, KNN) der Pixel unter Berücksichtigung ihrer Intensität an jedem Elementarfilterträger nach einem Kriterium, das das Intensitätspixel nahe des momentanen Pixels zurückhält, um deren Zugehörigkeit zu einem selben Bildobjekt zu bewerten.
Verfahren nach Anspruch 6, in dem das Kriterium zur Pixelauswahl die Pixel mit einer Intensität [I(x₀+ u, y₀+ v)] zurückhält, damit der absolute Wert der Wert der Differenz zwischen der besagten Intensität und der Intensität [I₀(x₀, y₀)] des momentanen Pixels kleiner ist als ein Vielfaches (m) der Rausch-Standardabweichung (σ_B) im Bild (7).
Verfahren nach Anspruch 6, in dem: das Kriteriums für die Pixelauswahl die Pixel als eine vorbestimmte Anzahl (K) im Träger zurückhält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, in dem die Kombination der Pixelintensitäten auf dem Träger linear ist, und die Kombination der elementaren Intensitäten von einem Durchschnitt nehmenden Filter (MEAN) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, in dem die Kombination der Pixelintensitäten auf dem Träger linear ist, und die Kombination der elementaren Intensitäten von einem Medianfilter (MED) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, in dem: die Anzahl der festgelegten Ausrichtungsachsen vier beträgt, in Richtung der Zeile, der Spalte und den zwei Diagonalen angeordnet, die durch das momentane Pixel im Fenster verlaufen, die Träger, die auf beiden Seiten des momentanen Pixels liegen, angeordnet sind, um das momentane Pixel aus der Zeile (H₁, H₂), der Spalte (V₁, V₂), der ersten Diagonalen (D₁₁, D₁₂) und der zweiten Diagonalen (D₂₁, D₂₂), die durch das momentane Pixel verlaufen, auszuschließen, das zentral im Fenster [WD(x₀, y₀)] gelegene momentane Pixel als spezifischer Träger betrachtet wird, und die Kombination der elementaren Intensitäten die Intensität des momentanen Pixels berücksichtigt.
Verfahren nach Anspruch 11, in dem die Kombination der Pixelintensitäten auf dem Träger linear ist, und die Kombination der elementaren Intensitäten durch Medianfilter in zwei oder drei Stufen und unter Berücksichtigung der Intensität des momentanen Pixels ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, in dem die definierten Schritte für ein zu verarbeitendes Pixel für alle zu verarbeitenden Pixel im Bild wiederholt werden.
Vorrichtung, um die Beobachtung eines medizinischen Bildes zu unterstützen, mit: einem System zur Bereitstellung der Daten eines Bildes in der Form einer zweidimensionalen Pixelmatrix mit numerischen Intensitätswerten, einem Anzeigesystem zum Anzeigen des Bildes, einem Bildverarbeitungssystem mit Zugriff auf die Bilddaten und auf das Anzeigesystem, wobei das Bildverarbeitungssystem angeordnet ist, um jeden der Schritte des den Ansprüchen 1 bis 13 entsprechenden Verfahrens durchzuführen.