图像校正方法及装置、X射线摄影设备与流程

本发明涉及图像处理技术领域，特别涉及一种图像校正方法及装置、X射线摄影设备。

背景技术：

数字X射线(Digital Radiography，DR)摄影设备是计算机数字图像处理技术与X射线放射技术相结合而形成的一种先进的医疗系统。数字X射线摄影设备因其辐射剂量小、影像质量高、疾病的检出率和诊断的准确性较高而被广泛的应用。

X射线穿过人体后会产生散射线，进而会导致图像变模糊，降低了图像的对比度，不利于医生对病灶的观察和诊断，因此通常用防散射的滤线栅来消除散射线对图像的影响。对于DR设备而言，通常采用会聚滤线栅，其每根铅条都向射线源焦点倾斜一定角度，所有铅条的延长面能相交于一条直线上，这条直线到滤线栅表面的距离为滤线栅的焦距。当射线源焦点、滤线栅中心和探测器的中心三者在一条直线上(也称为DR设备处于对中状态)，且DR设备的源像距(SID，Source Image Distance)等于滤线栅的焦距时，DR设备采集到的图像的质量较好，然而对于DR设备而言不可能配备多个不同焦距的滤线栅，因此在实际应用中，一个滤线栅会使用在法规中允许的不同SID范围内。当滤线栅在偏离焦距的SID下使用时(也称之为滤线栅使用在离焦状态)，探测器采集到的图像会不均匀，图像中间的灰度高于两边的灰度。此外，当滤线栅使用在不对中的情况下时，也会出现图像不均匀现象，而且射线源的焦点、滤线栅中心以及探测器的中心很难保证在一条直线上。当滤线栅使用在离焦和对中状态不太好的情况下时，图像不均匀的现象会加剧。因此需要根据滤线栅的衰减情况来对采集到的图像进行校正。

现有技术通常通过采集无负载图像来获得不同SID下的滤线栅校正系数，然后利用对应的校正系数对在该SID下采集到的图像进行校正。但是实际使用时DR设备的状况和获取滤线栅校正系数时DR设备的状况可能不一致，如DR设备使用一段时间后SID会有所偏差等，此外实际使用中DR设备的对中也具有一定得难度，因此采用现有方式校正后，最终的校正达不到预期的效果，可能会导致漏诊或者误诊现象的发生。

因此，如何对采集到的图像进行校正，以消除滤线栅在离焦状态和/或DR设备处于未对中情况下带来的影响，获得均匀的符合实际临床需求的图像，避免漏诊或者误诊现象的发生，成为目前亟待解决的问题之一。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是提供一种图像校正方法，以使得以校正后的图像灰度均匀，质量符合实际的临床需求，进而避免漏诊或者误诊现象的发生。

为解决上述问题，本发明技术方案提供一种图像校正方法，包括：

获取所述图像的背景区域中列像素点灰度值之和的变化趋势，所述图像中列的方向与滤线栅铅条所在方向平行；

基于所述图像的背景区域中列像素点灰度值之和的变化趋势获取目标灰度值；

基于所述目标灰度值对所述图像进行校正。

可选的，所述获取所述图像的背景区域中列像素点灰度值之和的变化趋势包括：

在所述背景区域中选取第一背景区域和第二背景区域，其中所述第一背景区域为列坐标小于等于所述图像的目标区域的最小列坐标所在的区域，所述第二背景区域为列坐标大于等于所述图像的目标区域的最大列坐标所在的区域；

基于所述第一背景区域中的第一数据点进行拟合以获得与所述第一背景区域对应的第一曲线，所述第一数据点的横坐标代表列像素点的列坐标，纵坐标代表所述列坐标下列像素点灰度值之和的均值；

基于所述第二背景区域中的第二数据点进行拟合以获得与所述第二背景区域对应的第二曲线，所述第二数据点的横坐标代表列像素点的列坐标，纵坐标代表所述列坐标下列像素点灰度值之和的均值；

基于所述第一曲线和所述第二曲线的变化趋势获取所述图像的背景区域中列像素点灰度值之和的变化趋势。

可选的，所述基于所述第一背景区域中的第一数据点进行拟合以获得与所述第一背景区域对应的第一曲线包括：对所述第一背景区域中的第一数据点平滑滤波后进行线性拟合以获得与所述第一背景区域对应的第一曲线；

所述基于所述第二背景区域中的第二数据点进行拟合以获得与所述第二背景区域对应的第二曲线包括：对所述第二背景区域中的第二数据点平滑滤波后进行线性拟合以获得与所述第二背景区域对应的第二曲线。

可选的，基于所述图像的背景区域中列像素点灰度值之和的变化趋势获取目标灰度值包括：

在所述第一曲线与所述第二曲线相交时，确定由所述第一曲线和所述第二曲线组成的曲线上纵坐标所对应的最大灰度值为所述目标灰度值；

在所述第一曲线与所述第二曲线平行时，分别确定所述第一曲线上纵坐标所对应的最大灰度值，以及所述第二曲线上纵坐标所对应的最大灰度值，以所述第一曲线上纵坐标所对应的最大灰度值和所述第二曲线上纵坐标所对应的最大灰度值中最大的灰度值作为目标灰度值。

可选的，所述基于所述目标灰度值对所述图像进行校正包括将所述图像中的像素点的灰度值调整至所述目标灰度值。

可选的，所述将所述图像中的像素点的灰度值调整至所述目标灰度值包括：

以所述目标灰度值对所述第一曲线和所述第二曲线进行归一化；

基于归一化的第一曲线和归一化后的第二曲线获得滤线栅校正系数；

以所述图像除以所述滤线栅校正系数以对所述图像进行校正。

可选的，所述基于归一化的第一曲线和归一化的第二曲线获得滤线栅校正系数包括：

获取所述归一化的第一曲线的斜率以及所述归一化的第二曲线的斜率；

基于所述归一化的第一曲线的斜率、所述归一化的第二曲线的斜率以及目标灰度值对应的列像素点的列坐标获得滤线栅的校正系数。

可选的，所述基于所述归一化的第一曲线的斜率、所述归一化的第二曲线的斜率以及目标灰度值对应的列像素点的列坐标获得滤线栅校正系数包括：

在所述图像的像素点的列坐标小于所述目标灰度值对应的列像素点的列坐标时，计算所述图像的列像素点的列坐标与所述目标灰度值对应的列像素点的列坐标之差的绝对值与第一曲线的斜率的乘积，以一减去所述乘积作为所述图像的像素点的列坐标小于所述目标灰度值对应的列像素点的列坐标时滤线栅校正系数；

在所述图像的像素点的列坐标大于所述目标灰度值对应的列像素点的列坐标时，计算所述图像的列像素点的列坐标与所述目标灰度值对应的列像素点的列坐标之差的绝对值与第二曲线的斜率的乘积，以一减去所述乘积作为所述图像的像素点的列坐标大于所述目标灰度值对应的列像素点的列坐标时滤线栅校正系数；

在所述图像的像素点的列坐标等于所述目标灰度值对应的列像素点的列坐标时，所述滤线栅校正系数为一。

为解决上述问题，本发明技术方案还提供一种图像校正装置，包括：

获取单元，用于获取所述图像的背景区域中列像素点灰度值之和的变化趋势，所述图像中列的方向与滤线栅铅条所在方向平行；

目标灰度值获取单元，用于基于所述图像的背景区域中列像素点灰度值之和的变化趋势获取目标灰度值；

校正单元，用于基于所述目标灰度值对所述图像进行校正。

为解决上述问题，本发明技术方案还提供一种X射线摄影设备，包括上述的图像校正装置。

与现有技术相比，本发明技术方案具有以下优点：

通过对背景区域中与滤线栅铅条所在方向平行的列像素点灰度值之和的变化趋势来获取目标灰度值，进而基于所述目标灰度值对所述图像进行校正。由于根据采集到的图像的实际情况进行校正，而不是以预先设定好的条件下获得的滤线栅校正系数进行校正，因此避免了实际情况和预先设定条件有偏差而导致的校正效果较差，校正后的图像仍不符合实际的临床需求的现象，在简化了校正步骤的同时，也使得最终获得的校正后的图像灰度均匀符合实际的临床需求，进而也能避免漏诊或者误诊现象的发生。另外，以所述图像的背景区域中列像素点灰度值之和的变化趋势来获取目标灰度值，避免了在获得目标灰度值的过程中前景区域的影响，进而在以该目标灰度值对图像进行校正时，能够更好的消除由于滤线栅处于离焦状态和/或设备不对中时带来的影响，提高了校正效果，校正后的图像可达到预期的效果。

进一步地，在所述背景区域中选取第一背景和第二背景区域，通过对第一背景区域中的第一数据点进行拟合获得与第一背景区域对应的第一曲线，对第二背景区域中的第二数据点进行拟合获得与第二背景区域对应的第二曲线，进而通过所述第一曲线和第二曲线的变化趋势来获得图像的背景区域中列像素点灰度值之和的变化趋势。由于仅选择了背景区域中的部分区域来获得背景区域中列像素点灰度值之和的变化趋势，因此在很大程度上降低了运算量，提高了校正速度。

附图说明

图1是本发明实施方式的图像校正方法的流程示意图；

图2是本发明实施例的选取第一背景区域和第二背景区域的示意图；

图3是本发明实施例的拟合后的第一曲线和第二曲线的示意图；

图4是本发明实施例的第一曲线和第二曲线相交的示意图；

图5是本发明实施例的归一化的第一曲线和归一化的第二曲线相交的示意图；

图6是本发明实施例的滤波后的滤线栅校正系数曲线的示意图。

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，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做各种改变。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

正如现有技术中所描述的，现有技术在校正由滤线栅离焦和/或系统未对中引起的图像灰度不均匀时，需提前在预先设定好的条件下获取滤线栅校正系数，进而通过该校正系数对实际采集到的图像进行校正，由于实际情况和预先设定好的条件有所偏差，导致校正效果不好，且该校正方法步骤繁琐。因此，发明人提出直接对采集到的图像的背景区域进行分析，以获得滤线栅校正系数，进而根据该校正系数对采集到的图像进行校正，根据实际采集到的图像来确定滤线栅校正系数，可避免实际情况和预先设定好的条件不符导致的校正效果较差，校正后的图像灰度均匀且能符合实际的临床需求。

请参见图1，图1是本发明实施方式的图像校正方法的流程示意图，如图1所示，所述图像校正方法包括：

S101：获取所述图像的背景区域中列像素点灰度值之和的变化趋势，所述图像中列的方向与滤线栅铅条所在方向平行；

S102：基于所述图像的背景区域中列像素点灰度值之和的变化趋势获取目标灰度值；

S103:基于所述目标灰度值对所述图像进行校正。

以下结合具体的实施例对本发明实施方式的图像校正方法进行详细的说明。

本领域技术人员知晓，滤线栅通常放置在X射线成像单元之前，所述X射线成像单元可以为探测器，由规整排列的具有不同X射线衰减性能的材料构成，以减小成像单元接受到的散射辐射，从而改善采集到的X射线图像的对比度。滤线栅的内部通常由多个薄铅条相互排列而成，两条铅条间用易透X射线的物质填充定位，并粘合在一起。填充物可以是木屑、纸或者铝片等。使用时，非散射X射线都可以正常的穿过滤线栅，而大部分的散射线则会被铅条吸收，只有很少的一部分散射线能穿过滤线栅到达X射线成像单元。为了能够获得滤线栅中每一个铅条在实际情况下对X射线的衰减程度，本实施例中以与滤线栅的铅条方向平行的图像列为基准来获取不同铅条对成像单元的影响程度。

执行S101，获取图像的背景区域中，与滤线栅铅条所在方向平行的所有图像列的像素点的灰度值之和的变化趋势。本实施例中，为了减小计算量提高校正速度，降低校正的复杂度，在获取所述背景区域中所有图像列的像素点的灰度值之和的变化趋势时，并未选取所述背景区域中所有图像列，而是在所述背景图像中选取了第一背景区域和第二背景区域，根据第一背景区域和第二背景区域中列像素点灰度值之和的变化趋势来获取整个背景区域的列的像素点灰度值之和的变化趋势。

具体地，首先在在所述背景区域中选取第一背景区域和第二背景区域，参见图2，图2是本发明实施例的选取第一背景区域和第二背景区域的示意图，如图2所示，本实施例中首先在所述图像中检测出目标区域，然后确定目标区域的最小列坐标和最大列坐标，根据最小列坐标和最大列坐标来选取第一背景区域和第二背景区域，具体地，本实施例中，所述第一背景区域为列坐标小于等于所述图像的目标区域的最小列坐标所在的区域，也即图2中所示的左边的背景区域，所述第二背景区域为列坐标大于等于所述图像的目标区域的最大列坐标所在的区域，也即图2中所示的右边的背景区域。

接下来对所述第一背景区域中的第一数据点进行拟合，参见图3，图3是本发明实施例的拟合后的第一曲线和第二曲线的示意图，图3中的横坐标代表图像中列像素点的列坐标，纵坐标代表列像素点的灰度值之和的均值，所述列像素点的灰度值之和的均值是指将这一列的像素点的灰度值进行相加后除以这一列的像素点的个数后获得的值。本实施例中第一背景区域和第二背景区域的列像素点的个数为采集到的图像的行数。图3中，位于所述目标区域的最小列坐标左侧的所有的数据点均为第一数据点，位于所述目标区域的最大列坐标右侧的所有数据点均为第二数据点。本实施例中，为了使得拟合后的曲线较平滑，在对第一背景区域中的第一数据点进行拟合前，先对第一背景区域中的第一数据点进行平滑滤波，然后对经过了平滑滤波后的第一数据点进行线性拟合以获得与所述第一背景区域对应的第一曲线，同样地，对于第二背景区域而言，则是对第二背景区域中的第二数据点进行平滑滤波，然后对经过了平滑滤波后的第二数据点进行线性拟合以获得与所述第二背景区域对应的第二曲线。

接下来，根据第一曲线在第一背景区域中的变化趋势以及第二曲线在第二背景区域中的变化趋势则可以得到所述图像的背景区域中列像素点灰度值之和的变化趋势，第一曲线和第二曲线的变化趋势即反应了所述图像的背景区域中列像素点灰度值之和的变化趋势。

需要说明的是，本实施例中在选取第一背景区域时，第一背景区域为列坐标小于等于所述目标区域的最小列坐标所在的区域，选取第二背景区域时，第二背景区域的为列坐标小于等于所述目标区域的最大列坐标所在的区域；若选取的第一背景区域为列坐标远远小于所述目标区域的最小列坐标所在的区域，第二背景区域的为列坐标远远大于所述目标区域的最大列坐标所在的区域，则在获得与第一背景区域对应的第一曲线和与第二背景区域对应的第二曲线后，需根据第一曲线和第二曲线的变化趋势将其延伸至背景区域的列坐标范围内，也即通过背景区域中的部分区域的列像素点的灰度值之和的变化趋势来获得整个背景区域中列像素点的灰度值之和的变化趋势。

在获得所述图像的背景区域中列像素点灰度值之和的变化趋势后，执行S102，根据背景区域中列像素点灰度值之和的变化趋势来寻找目标灰度值。参见图4，图4是本发明实施例的第一曲线和第二曲线相交的示意图，如图4所示，第一曲线和第二曲线在列坐标为2355的位置相交，此时由第一曲线和第二曲线组成的曲线实际上是反应了在当前采集条件下滤线栅的衰减趋势，或者说图4中所示的折线为在当前采集条件下滤线栅的衰减趋势。

当所述第一曲线与所述第二曲线相交时，取图4中所示的折线上纵坐标所对应的最大灰度值为目标灰度值，图4中的最大灰度值为1874，则此次校正的目标灰度值为1874。

本实施例中，仅仅示意出了第一曲线和第二曲线之间的位置关系的一种情况，而对于不同的滤线栅其衰减的趋势有所不同，所以第一曲线和第二曲线之间的位置关系也有所不同，当所述第一曲线和第二曲线不相交即平行时，则先确定所述第一曲线上对应的最大灰度值，所述第二曲线上对应的最大灰度值，以所述第一曲线上对应的最大灰度值和所述第二曲线上对应的最大灰度值中最大的那个灰度值作为最终的目标灰度值。

需要说明的是，在实际应用中，若上述确定的目标灰度值所对应的列坐标超出了探测器的有效像素范围(也称为有效成像区域，探测器成像的最大有效区域)内，仍以图4为例，若探测器的有效像素的范围为[0，3072](列坐标的范围)，若最终确定的目标灰度值对应的列坐标超过了该范围，则先确定第一曲线上纵坐标所对应的最大灰度值，第二曲线上纵坐标所对应的最大灰度值，取两个最大灰度值中最大的那个灰度值作为目标灰度值。

通过上述方式确定了目标灰度值后，接下来执行S103，根据所述目标灰度值来对所述图像进行校正。本实施例中，根据所述目标灰度值来对所述图像进行校正，是对所述图像中的像素点的灰度值调整到所述目标灰度值。具体地，本实施例中通过如下方式对所述图像进行校正：先以所述目标灰度值对所述第一曲线和所述第二曲线进行归一化，即将所述第一曲线和所述第二曲线纵坐标所对应的灰度值除以目标灰度值，参见图5，图5给出了对第一曲线和第二曲线组成的曲线以所述目标灰度值进行归一化后得到的曲线，接下来根据归一化的第一曲线和归一化的第二曲线获得滤线栅校正系数，本实施例中，具体地通过如下方式获得滤线栅校正系数。

首先，获取所述归一化的第一曲线的斜率以及所述归一化的第二曲线的斜率，由上述可知，第一曲线是通过对第一数据点的拟合得到的，第二曲线则是通过对第二数据点的拟合得到的，在获取归一化的第一曲线的斜率时，可以先获取归一化的第一数据点，也即对第一数据点的纵坐标均除以目标灰度值，而横坐标不变，然后基于归一化的第一数据点进行线性拟合。同样地，在获取归一化的第二曲线的斜率时，也可以先获取归一化的第二数据点，也即对第二数据点的纵坐标均除以目标灰度值，而横坐标不变，然后基于归一化的第二数据点进行线性拟合，线性拟合时归一化的第一曲线和归一化的第二曲线的方程如下：

F_line＝Slope_F×x+I_F (1)

S_line＝Slope_S×x+I_S (2)

由于归一化的第一数据点和归一化的第二数据点是已知的，所以根据上述公式可以获得归一化的第一曲线的斜率Slope_F和归一化的第二曲线的斜率Slope_S。

接下来根据归一化的第一曲线的斜率和归一化的第二曲线的斜率以及目标灰度值对应的列像素点的列坐标获得滤线栅校正系数，本实施例中通过如下公式获得：

A(x)＝1+(x-X_goal)×Slope_M (3)

其中，x是图像的列坐标、X_goal是目标灰度值对应的列像素点的列坐标，当x<X_goal时，Slope_M＝Slope_F；x＝X_goal时，Slope_M＝0；x>X_goal时，Slope_M＝Slope_S。

通过上述方式获得了滤线栅校正系数后，则可以通过该校正系数对所述图像进行校正，实际应用中，还可以对获得的滤线栅校正系数曲线进行滤波，以使得所述滤线栅校正曲线较平滑，滤除滤线栅校正系数曲线上可能存在的噪声点如图6中所示，图6示出了本发明实施例的滤波后的滤线栅校正系数曲线的示意图。

在获取了滤线栅校正系数后，本实施例中通过如下公式对所述图像的灰度值进行校正：

其中，x是图像的列坐标，OriginalData(x)是图像中列坐标为x的像素点的灰度值，A(x)为滤线栅校正系数，CorrectedData(x)为校正后的图像中列坐标为x的像素点的灰度值。

至此，本实施例中通过对所述图像中像素点的列坐标与目标灰度值对应的列坐标之间的位置关系选取了与其对应的滤线栅校正系数，然后将该像素点的灰度值除以与其对应的滤线栅校正系数，实现了将该列像素点的灰度值进行校正的目的，校正后的图像灰度均匀，符合实际的临床需求。

需要说明的是，本实施例中是通过在所述背景区域中选取了第一背景区域和第二背景区域，基于所述第一背景区域和所述第二背景区域的列像素点灰度值之和的变化趋势来获取背景区域的列像素点灰度之和的变化趋势以获得目标灰度值,在其他实施例中，获取图像的背景区域中与滤线栅铅条方向平行的列像素点的灰度值之和的变化趋势时，也可以不选取第一背景区域和第二背景区域，而是对所述背景区域中所有的数据点进行拟合，所述数据点的横坐标代表列像素点的列坐标，纵坐标代表列像素点的灰度值之和的均值。此时，在计算列像素点的灰度值之和的均值时，不同的列应除以与该列像素点对应的像素点的个数。

对应上述的图像校正方法，本发明实施方式还提供一种图像校正装置，所述图像校正装置包括：

获取单元，用于获取所述图像的背景区域中列像素点灰度值之和的变化趋势，所述图像中列的方向与滤线栅铅条所在方向平行；

目标灰度值获取单元，用于基于所述图像的背景区域中列像素点灰度值之和的变化趋势获取目标灰度值；

校正单元，用于基于所述目标灰度值对所述图像进行校正。

所述图像校正装置的实施可以参见上述的图像校正方法的实施，此处不再赘述。

本发明实施例还提供一种X射线摄影设备，包括上述的图像校正装置。

综上所述，本发明实施方式提供的图像校正方法及校正装置，至少具有如下有益效果：

通过对背景区域中与滤线栅铅条所在方向平行的列像素点灰度值之和的变化趋势来获取目标灰度值，进而基于所述目标灰度值对所述图像进行校正。由于根据采集到的图像的实际情况进行校正，而不是以预先设定好的条件下获得的滤线栅校正系数进行校正，因此避免了实际情况和预先设定条件有偏差而导致的校正效果较差，校正后的图像仍不符合实际的临床需求的现象，在简化了校正步骤的同时，也使得最终获得的校正后的图像灰度均匀符合实际的临床需求，进而也能避免漏诊或者误诊现象的发生。另外，以所述图像的背景区域中列像素点灰度值之和的变化趋势来获取目标灰度值，避免了在获得目标灰度值的过程中前景区域的影响，进而在以该目标灰度值对图像进行校正时，能够更好的消除由于滤线栅处于离焦状态和/或设备不对中时带来的影响，提高了校正效果，校正后的图像可达到预期的效果。

进一步地，在所述背景区域中选取第一背景和第二背景区域，通过对第一背景区域中的第一数据点进行拟合获得与第一背景区域对应的第一曲线，对第二背景区域中的第二数据点进行拟合获得与第二背景区域对应的第二曲线，进而通过所述第一曲线和第二曲线的变化趋势来获得图像的背景区域中列像素点灰度值之和的变化趋势。由于仅选择了背景区域中的部分区域来获得背景区域中列像素点灰度值之和的变化趋势，因此在很大程度上降低了运算量，提高了校正速度。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，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做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。