TWI825328B - X光影像修正方法、內儲程式之電腦程式產品及內儲程式之電腦可讀取記錄媒體 - Google Patents
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Abstract
一種X光影像修正方法，用以解決習知X光影像在足跟效應的影響下具有亮度及對比度不均勻的問題。係包含：以一X射線機照射具有至少二階層的一假體，以產生一假體影像；一處理模組計算該假體影像在不同方向角度上各自的訊號總強度值，並將具有最低訊號總強度值的一方向角度於各該階層的訊號強度值作為一片段線性轉換函數的縱軸數據，以及將另一方向角度於各該階層的訊號強度值作為該片段線性轉換函數的橫軸數據，該處理模組將該另一方向角度的任一訊號強度值輸入至該片段線性轉換函數，以產生一修正後的假體影像。
Description
本發明係關於一種影像修正方法，尤其是一種修正X光影像的亮度及對比度不均勻的X光影像修正方法。
在拍攝X光影像時，由於X光穿越靶極的厚度不相同，會造成X光輸出量不均勻分佈之效應，即所謂的足跟效應(Heel Effect)，使得靠近陽極側(Anode Side)的通量較小，平均能量較大，而靠近陰極側(Cathode Side)的通量較大，平均能量較小，因此，X光影像的成像品質在該陽極側會相較於該陰極側差，而具有影像的亮度及對比度不均勻的問題。
一種習知的X光影像修正方法，係將一物件曝露於輻射源所發出的放射線中，以產生一診斷放射線影像；將該診斷放射線影像記錄在一記錄部件，該記錄部件讀取該診斷放射線影像，並將該診斷放射線影像轉換為數位影像；產生具有一校正數據的一數學模型；該數學模型以該校正數據修正該診斷放射線影像，以改善足跟效應對該診斷放射線影像所造成的影響。類似於該習知的X光影像修正方法已揭露於美國公告第7,382,908號專利案當中。
上述習知的X光影像修正方法，由於僅能針對X光影像的亮度進行修正，而無法同時對X光影像的亮度及對比度不均勻的情況進行修正，使得該X光影像品質降低而造成X光影像在判讀上容易受到影響。
有鑑於此，習知的X光影像修正方法確實仍有加以改善之必要。
為解決上述問題，本發明的目的是提供一種X光影像修正方法，係能夠修正X光影像的亮度及對比度不均勻者。
本發明的次一目的是提供一種內儲程式之電腦程式產品及內儲程式之電腦可讀取記錄媒體，用以執行上述方法。
本發明全文所述方向性或其近似用語，例如「前」、「後」、「左」、「右」、「上(頂)」、「下(底)」、「內」、「外」、「側面」等，主要係參考附加圖式的方向，各方向性或其近似用語僅用以輔助說明及理解本發明的各實施例，非用以限制本發明。
本發明全文所記載的元件及構件使用「一」或「一個」之量詞，僅是為了方便使用且提供本發明範圍的通常意義；於本發明中應被解讀為包括一個或至少一個，且單一的概念也包括複數的情況，除非其明顯意指其他意思。
本發明的X光影像修正方法，包含：以一X射線機照射一假體，以於一偵測器產生一假體影像，該假體係以至少二板體同心堆疊，以具有至少二階層；以一處理模組接收該假體影像，並取得該假體影像的一中心點；以該處理模組取得各該階層由該中心點至該假體影像邊緣，於數個方向角度上各自的訊號強度值及加總，以產生數個訊號總強度值；以該處理模組
由該數個方向角度中選取具有最低訊號總強度值的一方向角度；以該處理模組產生其餘方向角度各自的一片段線性轉換函數，各該片段線性轉換函數係由數個訊號轉換函數所組成，各該片段線性轉換函數的縱軸數據係為該方向角度上的各該階層之訊號強度值，橫軸數據係為各自的方向角度於各該階層之訊號強度值；及以該處理模組將該假體影像於該方向角度以外的任一訊號強度值，輸入至相對應的訊號轉換函數，以計算出修正後的訊號強度值；以該處理模組依據該方向角度的訊號強度值，以及該其餘方向角度各自修正後的訊號強度值產生一修正後的假體影像。
本發明揭示之內儲程式之電腦程式產品及內儲程式之電腦可讀取記錄媒體，當電腦系統載入該程式並執行後，可完成上述方法；如此，可便於使用、交換或執行上揭方法，有利於廣泛運用上述的X光影像修正方法於其他應用軟體。
據此，本發明的X光影像修正方法、內儲程式之電腦程式產品及內儲程式之電腦可讀取記錄媒體，係能夠透過該處理模組取得修正前的該假體影像在數個方向角度上各自的訊號強度總和，以產生數個訊號總強度值；透過該處理模組將具有最低訊號總強度值的一方向角度於各該階層的訊號強度值作為一片段線性轉換函數的縱軸數據，以及將另一方向角度於各該階層的訊號強度值作為該片段線性轉換函數的橫軸數據；透過該處理模組將該方向角度以外的任一訊號強度值輸入至該片段線性轉換函數，以產生一修正後的假體影像。如此，本發明的X光影像修正方法、內儲程式之電腦程式產品及內儲程式之電腦可讀取記錄媒體，係具有同時修正X光影像的亮度及對比度均勻度以提升X光影像的影像診斷準確度的功效；再且，本發明透過影像處理方式修正X光影像的亮度及對比度，係可以達到降低成本的功效。
其中，該假體之各階層半徑係可以由內而外以等差數列增加。
如此，係能夠使該假體之各該階層朝上裸露之面積可以彼此相等，使該處理模組可以在各該階層取得相同面積的訊號取樣區域，並計算出不同方向角度上的訊號強度的功效。
其中，該假體之最內側階層的材質係可以由鋁所構成，其他階層係可以由壓克力所構成。如此，係能夠以鋁模擬人體骨骼被X射線穿過的情況，係具有提升影像模擬程度的功效。
〔本發明〕
S1:成像步驟
S2:計算步驟
S3:轉換函數建立步驟
S4:修正步驟
A(x,y):訊號取樣區域
C:處理模組
D:偵測器
Ibefore:假體影像
Iafter:假體影像
M:X射線機
O:中心點
P:假體
〔第1圖〕本發明的方法流程圖。
〔第2圖〕本發明以X射線機照射假體並成像於輻射探射器的使用情形側視圖。
〔第3圖〕本發明修正前的假體影像正面圖。
〔第4圖〕本發明之假體影像在各方向角度上的訊號取樣區域的示意圖。
〔第5圖〕本發明之假體影像在130度角的片段線性轉換函數的示意圖。
〔第6圖〕本發明修正後的假體影像正面圖。
為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：請參照第1圖所示，其係本發明X光影像修正方法的一較佳實施例，係包含下列步驟。
請一併參照第2、3圖所示，一成像步驟S1：以一X射線機M照射一假體P，以於一偵測器D(如：IP板或FPD板)產生一假體影像Ibefore，
該假體P係以至少二板體同心堆疊，以具有至少二階層。在本實施例中，該假體P係能夠以一圓形楔型階層假體(Circular Step Wedge Phantom)作為實施態樣，惟不作為本發明之限制。換言之，只要是任何能夠用以模擬人體骨骼之構件，均屬於本發明涵蓋之範疇。
較佳地，該假體P之各階層半徑係可以由內而外以等差數列增加，例如可以為1、
、
、2、
、
(單位長度)，如此，該假體P之各該階層朝上裸露之面積可以彼此相等。又，該假體P之各階層之間可以具有相同的厚度差，例如可以為1mm或2mm，惟不以此為限。再且，該假體P之各階層的材質可以相同或不相同。例如，該假體P之各階層的材質可以皆由壓克力所組成；亦或者，該假體P之最內側階層的材質可以由鋁或銅所構成，其他階層可以由壓克力所組成，較佳地，該最內側階層的材質係由鋁所構成，以具有加工容易及降低取得成本的作用。該最內側階層的材質除了可以由上述金屬所構成之外，還可以選用其他原子序接近鈣的原子序之金屬構成，係由於人體骨骼的化學成分大部分係由鈣(磷酸鈣、碳酸鈣及氟化鈣)構成，因此，選用較接近鈣原子序之金屬，係可以較準確的模擬X射線穿過人體骨骼的情況。
請一併參照第4圖所示，一計算步驟S2：以一處理模組C接收由該偵測器D所產生的假體影像Ibefore，並取得該假體影像Ibefore的一中心點O；以該處理模組C取得各該階層由該中心點O至該假體影像Ibefore邊緣，於數個方向角度上各自的訊號強度值及加總，以產生數個訊號總強度值。詳言之，該處理模組C可以根據該偵測器D取得該假體影像Ibefore相對應的電子訊號量，將該假體影像Ibefore轉換成數位影像，並以該數位影像的灰階值作為該假體影像Ibefore的訊號強度值，當灰階值越低時，表示其X光的訊號強度越高；反之，當灰階值越高時，表示其X光的訊號強度越低，係為本領域中
具有通常知識者所能理解，故在此不多加贅述。
具體而言，該處理模組C可以計算在該假體影像Ibefore中相對於該假體P之各階層朝上裸露部分的訊號強度值，在本實施例中，該處理模組C係在每一個階層的不同方向角度上各別產生一訊號取樣區域A(x,y)，x表示為方向角度，且0度角≪x≪360度角，y表示為第y階層且為正整數，舉例而言，A(0,10)表示在第10階層0度角方向的訊號取樣區域，該第一階層可以係該假體P之最內側階層。該處理模組C可以計算在不同方向角度上，各該階層中的訊號取樣區域A(x,y)內的平均訊號大小，以取得在不同方向角度上各該階層的訊號強度值。該處理模組C可以由該中心點O選定一方向角度，並以該中心點O至該假體影像Ibefore邊緣的順序，紀錄該方向角度於各該階層的訊號強度值，以及計算該方向角度上的訊號總強度值。
請參照第1、5圖所示，一轉換函數建立步驟S3：以該處理模組C由該數個方向角度中選取具有最低訊號總強度值的一方向角度。其中，當具有最低訊號總強度值的方向角度的數量為複數個時，該處理模組C係可以由該數個方向角度中任選一方向角度。以該處理模組C產生其餘方向角度各自的一片段線性轉換函數(piecewise linear function)，各該片段線性轉換函數係由數個訊號轉換函數所組成，各該片段線性轉換函數的縱軸數據係為該方向角度上的各該階層之訊號強度值，橫軸數據係為各自的方向角度於各該階層之訊號強度值。
請一併參照第3、5、6圖所示，一修正步驟S4：以該處理模組C將該假體影像Ibefore於該方向角度以外的任一訊號強度值，輸入至相對應的訊號轉換函數，以計算出修正後的訊號強度值。以該處理模組C依據該方向角度的訊號強度值，以及該其餘方向角度各自修正後的訊號強度值產生一修正後的假體影像Iafter。如此，該修正後的假體影像Iafter相較於該修正前
的假體影像Ibefore，係具有更均勻的亮度及對比度。
舉例而言，本發明的X光影像修正方法係可以透過執行該成像步驟S1，以產生一假體影像Ibefore；接著，執行該計算步驟S2，以透過該處理模組C計算該假體影像Ibefore在不同方向角度上的訊號總強度值，以第4圖為例，將假體影像Ibefore每隔10度角計算其訊號總強度值，可如下列表格所示：
由上列表格可以得知，具有最低訊號總強度值的方向角度為0度角方向，其中，A(0,1)~A(0,14)的訊號強度值分別為2847、2760、2653、2557、2436、2327、2219、2106、1993、1890、1775、1688、1585及1486；另以130度角為例，A(130,1)~A(130,14)的訊號強度值分別為2887、2847、2789、2737、2666、2601、2541、2484、2436、2383、2334、2287、2258及2212。該處理
模組C以130度的訊號強度值作為其片段線性轉換函數的橫軸數據，並以0度的訊號強度值作其片段線性轉換函數的縱軸數據，以產生14個訊號點，再加上二個端點座標，因此，總共取得16個訊號點；該處理模組C分別計算相鄰二訊號點所形成的直線斜率及截距，以產生15個訊號轉換函數，其中，X可以表示為該假體影像Ibefore的原始訊號強度值，Y可以表示為修正後的假體影像Iafter的訊號強度值，其結果可如下列表格所示：
請參照第5圖所示，假設該假體影像Ibefore於130度方向角度
上的一訊號強度值係為2330，當要對該訊號強度值進行修正時，該處理模組C由相對應該130度方向角度的片段線性轉換函數可以得知，該訊號強度值係對應於第4個訊號轉換函數，因此，該處理模組C可以計算出修正後的訊號強度值約為1766。
本發明上述方法實施例還可利用程式語言(Program Language，如：C++、Java等)撰成電腦程式(如：X光影像修正程式，用以修正X光影像的亮度及對比度不均勻的問題)，其程式碼的撰寫方式係熟知該項技藝者可以理解，可用以產生一種內儲程式之電腦程式產品，當該電腦系統載入該程式並執行後，可完成本發明上述方法實施例。
上述電腦程式產品還可儲存於一種內儲程式之電腦可讀取記錄媒體，如：各式記憶卡、硬碟、光碟或USB隨身碟等，當電腦系統載入上述程式並執行後，可完成本發明上述方法實施例，作為本發明之電腦系統軟硬體協同運作的依據。
綜上所述，本發明的X光影像修正方法、內儲程式之電腦程式產品及內儲程式之電腦可讀取記錄媒體，係能夠透過該處理模組取得修正前的該假體影像在數個方向角度上各自的訊號強度總和，以產生數個訊號總強度值；透過該處理模組將具有最低訊號總強度值的一方向角度於各該階層的訊號強度值作為一片段線性轉換函數的縱軸數據，以及將另一方向角度於各該階層的訊號強度值作為該片段線性轉換函數的橫軸數據；透過該處理模組將該方向角度以外的任一訊號強度值輸入至該片段線性轉換函數，以產生一修正後的假體影像。如此，本發明的X光影像修正方法、內儲程式之電腦程式產品及內儲程式之電腦可讀取記錄媒體，係具有同時修正X光影像的亮度及對比度均勻度以提升X光影像的影像診斷準確度的功效；再且，本發明透過影像處理方式修正X光影像的亮度及對比度，係可以達到降低成本的功效。
雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
S1:成像步驟
S2:計算步驟
S3:轉換函數建立步驟
S4:修正步驟
Claims (5)
- 一種X光影像修正方法，包含：以一X射線機照射一假體，以於一偵測器產生一假體影像，該假體係以至少二板體同心堆疊，以具有至少二階層；以一處理模組接收該假體影像，並取得該假體影像的一中心點；以該處理模組取得各該階層由該中心點至該假體影像邊緣，於數個方向角度上各自的訊號強度值及加總，以產生數個訊號總強度值；以該處理模組由該數個方向角度中選取具有最低訊號總強度值的一方向角度；以該處理模組產生其餘方向角度各自的一片段線性轉換函數，各該片段線性轉換函數係由數個訊號轉換函數所組成，各該片段線性轉換函數的縱軸數據係為該方向角度上的各該階層之訊號強度值，橫軸數據係為各自的方向角度於各該階層之訊號強度值；及以該處理模組將該假體影像於該方向角度以外的任一訊號強度值，輸入至相對應的訊號轉換函數，以計算出修正後的訊號強度值；以該處理模組依據該方向角度的訊號強度值，以及該其餘方向角度各自修正後的訊號強度值產生一修正後的假體影像。
- 如請求項1之X光影像修正方法，其中，該假體之各階層半徑係由內而外以等差數列增加。
- 如請求項1之X光影像修正方法，其中，該假體之最內側階層的材質係由鋁所構成，其他階層係由壓克力所構成。
- 一種內儲程式之電腦程式產品，當電腦系統載入該程式並執行後，可完成如請求項第1至3中任一項所述之方法。
- 一種內儲程式之電腦可讀取記錄媒體，當電腦系統載入該程 式並執行後，可完成如請求項第1至3中任一項所述之方法。
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