一种自适应调整图像的方法和装置与流程

1.本技术涉及图像处理，尤其涉及一种自适应调整图像的方法和装置。


背景技术：

2.医疗超声图像在采集过程中不可避免的会受到传感器灵敏度、噪声干扰以及模数转换时量化问题等各种因素的影响，而导致图像无法达到令人满意的视觉效果，为了实现医生对高质量超声图像要求问题，对原始图像所做的改善行为，就被称作图像增强。对图像进行增强，引入了新的调控参数。由于相关参数仅可根据经验、医生手动进行调整，其效果并不理想，无法精确调控增强参数。


技术实现要素：

3.本技术提供一种自适应调整图像的方法和装置。
4.根据本技术的第一方面，本技术提供一种自适应调整图像的方法，包括：
5.小波变换步骤：对原始图像进行小波变换，得到多尺度、多方向的子图像；
6.图像增强步骤：分别对所述多尺度、多方向的子图像进行增强；
7.小波逆变换步骤：对增强后的子图像进行小波逆变换，得到增强后的图像；
8.自我调节步骤：使用评价函数对小波逆变换后的图像进行评价，若评价结果满足要求，则输出增强后的图像，否则继续进行图像增强步骤和小波逆变换步骤，直到评价结果满足要求。
9.进一步地，所述多尺度、多方向的子图像，包括：低频子图像、水平高频子图像、垂直高频子图像和对角高频子图像。
10.进一步地，所述对所述多尺度、多方向的子图像进行增强，包括：
11.对所述低频子图像进行线性阈值增强；
12.分别对所述水平高频子图像、所述垂直高频子图像和所述对角高频子图像进行模糊增强；
13.所述对增强后的子图像进行小波逆变换，包括：
14.对增强后的低频子图像、增强后的水平高频子图像、增强后的垂直高频子图像和增强后的对角高频子图像进行小波逆变换。
15.进一步地，所述对所述低频子图像进行线性阈值增强，包括：
16.选定一个单阈值a，若图像像素点小于所述单阈值a,则进行置零操作，若大于所述单阈值a,则增强b倍，其中b>1；
17.分别对所述水平高频子图像、所述垂直高频子图像和所述对角高频子图像进行模糊增强,包括:
18.分别对所述水平高频子图像、所述垂直高频子图像和所述对角高频子图像进行模糊增强选用一阶微分边缘检测算子进行边缘检测，对检测出边缘部分进行增强c倍，对非边缘其他部分数据进行增强d倍，其中c>1,d<1，a，b，c， d为超声设备已调节好的参数。
19.进一步地，所述评价函数为：
[0020][0021]
s.tmin1＜a＜max
1 min1,max1∈r
[0022]
min2＜b＜max
2 min2,max2∈r
[0023]
min3＜c＜max
3 min3,max3∈r
[0024]
min4＜d＜max
4 min4,max4∈r
[0025]
其中，a，b，c，d为超声设备已调节好的参数，min1，min2，min3，min4，分别为限定的下限，max1，max2，max3，max4，分别为限定的上限，d(f(a,b,c,d)) 为方差函数，psnr(f(a,b,c,d))为峰值信噪比。
[0026]
根据本技术的第二方面，本技术提供一种自适应调整图像的装置，包括：
[0027]
小波变换模块，用于对原始图像进行小波变换，得到多尺度、多方向的子图像；
[0028]
图像增强模块，用于分别对所述多尺度、多方向的子图像进行增强；
[0029]
小波逆变换模块，用于对增强后的子图像进行小波逆变换，得到增强后的图像；
[0030]
自我调节模块，用于使用评价函数对小波逆变换后的图像进行评价，若评价结果满足要求，则输出增强后的图像，否则继续进行图像增强步骤和小波逆变换步骤，直到评价结果满足要求。
[0031]
进一步地，所述多尺度、多方向的子图像，包括：低频子图像、水平高频子图像、垂直高频子图像和对角高频子图像；
[0032]
所述图像增强模块，包括：
[0033]
低频增强单元，用于对所述低频子图像进行线性阈值增强；
[0034]
高频增强单元，用于分别对所述水平高频子图像、所述垂直高频子图像和所述对角高频子图像进行模糊增强；
[0035]
所述小波逆变换模块，包括：
[0036]
小波逆变换单元，用于对增强后的低频子图像、增强后的水平高频子图像、增强后的垂直高频子图像和增强后的对角高频子图像进行小波逆变换。
[0037]
进一步地，所述低频增强单元，还用于选定一个单阈值a，若图像像素点小于所述单阈值a,则进行置零操作，若大于所述单阈值a,则增强b倍，其中b>1；
[0038]
所述高频增强单元，还用于分别对所述水平高频子图像、所述垂直高频子图像和所述对角高频子图像进行模糊增强选用一阶微分边缘检测算子进行边缘检测，对检测出边缘部分进行增强c倍，对非边缘其他部分数据进行增强d倍，其中c>1,d<1，a，b，c，d为超声设备已调节好的参数。
[0039]
进一步地，所述评价函数为：
[0040][0041]
s.tmin1＜a＜max
1 min1,max1∈r
[0042]
min2＜b＜max
2 min2,max2∈r
[0043]
min3＜c＜max
3 min3,max3∈r
[0044]
min4＜d＜max
4 min4,max4∈r
[0045]
其中，a，b，c，d为超声设备已调节好的参数，min1，min2，min3，min4，分别为限定的
下限，max1，max2，max3，max4，分别为限定的上限，d(f(a,b,c,d)) 为方差函数，psnr(f(a,b,c,d))为峰值信噪比。
[0046]
根据本技术的第三方面，本技术提供一种自适应调整图像的装置，包括：
[0047]
存储器，用于存储程序；
[0048]
处理器，用于通过执行所述存储器存储的程序以实现上述方法。
[0049]
由于采用了以上技术方案，使本技术具备的有益效果在于：
[0050]
在本技术的具体实施方式中，由于包括分别对所述多尺度、多方向的子图像进行增强；对增强后的子图像进行小波逆变换，得到增强后的图像；使用评价函数对小波逆变换后的图像进行评价，若评价结果满足要求，则输出增强后的图像，否则继续进行图像增强步骤和小波逆变换步骤，直到评价结果满足要求。本技术在人为调控的基础上进行自适应调整参数，更进一步提升超声图像质量，解决无法精确调控增强参数的问题。
附图说明
[0051]
图1为本技术实施例一中的方法在一种实施方式中的流程图；
[0052]
图2为本技术实施例一中的方法在另一种实施方式中的流程图；
[0053]
图3为本技术实施例二中的装置在一种实施方式中的程序模块示意图；
[0054]
图4为本技术实施例二中的装置在另一种实施方式中的程序模块示意图。
具体实施方式
[0055]
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。本技术可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下具体实施方式的目的是便于对本技术公开内容更清楚透彻的理解，其中上、下、左、右等指示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。
[0056]
然而，本领域的技术人员可能会意识到其中的一个或多个的具体细节描述可以被省略，或者还可以采用其他的方法、组件或材料。在一些例子中，一些实施方式并没有描述或没有详细的描述。
[0057]
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。
[0058]
此外，本文中记载的技术特征、技术方案还可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式组合。对于本领域的技术人员来说，易于理解与本文提供的实施例有关的方法的步骤或操作顺序还可以改变。因此，附图和实施例中的任何顺序仅仅用于说明用途，并不暗示要求按照一定的顺序，除非明确说明要求按照某一顺序。
[0059]
在小波阈值增强的算法中，小波滤波法为图像信号在经过小波变换处理以后获得到的系数涵盖了以下四种重点特性：传播特性、稀疏特性、聚集特性和方向特性，噪声信号在经过小波变换处理以后获得到的系数并没有以上这些性质。依据小波变换以后不同尺度上图像信号与噪声信号的变换系数显现出的不同性质，小波滤波法可以有效的滤掉噪声并较好的保留信号。
[0060]
阈值函数滤波方法是比较简单的小波域滤波法，主要使含噪图像的小波变换系数的幅值与设定的阈值作对比，当比该阈值小的时候就把小波变换系数设置成零或缩小进行
一定抑制，大于该阈值就保留小波变换系数或进行放大增强，从而达到抑制噪声、增强图像的效果。通常把阈值滤波划分为软阈值滤波与硬阈值滤波。软阈值滤波函数为在小波变换系数绝对值比设置的阈值小的时候被改为零，比设置的阈值大的时候就将阈值减去。硬阈值滤波函数为在变换系数绝对值比设定阈值小的时候被改为零，比设定阈值大的时候不对其做出更改。
[0061]
实施例一：
[0062]
如图1所示，申请实施例提供的自适应调整图像的方法，其一种实施方式，包括以下步骤：
[0063]
步骤102：小波变换步骤：对原始图像进行小波变换，得到多尺度、多方向的子图像。在一种实施方式中，多尺度、多方向的子图像，包括：低频子图像、水平高频子图像、垂直高频子图像和对角高频子图像。
[0064]
步骤104：图像增强步骤：分别对多尺度、多方向的子图像进行增强。
[0065]
进一步地，步骤104可以包括以下步骤：
[0066]
对低频子图像进行线性阈值增强；
[0067]
分别对水平高频子图像、垂直高频子图像和对角高频子图像进行模糊增强。
[0068]
步骤106：小波逆变换步骤：对增强后的子图像进行小波逆变换，得到增强后的图像。
[0069]
进一步地，步骤106可以包括以下步骤：
[0070]
对增强后的低频子图像、增强后的水平高频子图像、增强后的垂直高频子图像和增强后的对角高频子图像进行小波逆变换。
[0071]
步骤108：自我调节步骤：使用评价函数对小波逆变换后的图像进行评价，若评价结果满足要求，则输出增强后的图像，否则转步骤104，继续进行图像增强步骤和小波逆变换步骤，直到评价结果满足要求。
[0072]
进一步地，评价函数为：
[0073][0074]
s.tmin1＜a＜max
1 min1,max1∈r
[0075]
min2＜b＜max
2 min2,max2∈r
[0076]
min3＜c＜max
3 min3,max3∈r
[0077]
min4＜d＜max
4 min4,max4∈r
[0078]
其中，a，b，c，d为超声设备已调节好的参数，min1，min2，min3，min4，分别为限定的下限，max1，max2，max3，max4，分别为限定的上限，d(f(a,b,c,d)) 为方差函数，psnr(f(a,b,c,d))为峰值信噪比。
[0079]
本技术引进图像质量量化评价标准，面对无参考输出图像，对图像进行评价、反馈，再此引进图像清晰度评价准则：方差函数，因为清晰聚焦的图像有着比模糊图像更大的灰度差异，可以将方差函数作为评价函数， d(f)＝∑
y
∑
x
|f(x,y)-μ|2，其中μ为整幅图像的平均灰度值，该函数对噪声比较敏感，图像画面越纯净，函数值越小，而d(f)越大则表明图像细节信息更为丰富，图像更为清晰，但是为预防其椒盐噪声影响，需再引进峰值信噪(psnr) 比对其质量评价，一般峰值信噪比在图像的评价中使用的较多，公式为：
其中mn是图形的大小，f是输出增强图像，是输入待增强的那个图像。清晰度和图像质量评价函数相结合为最终评价函数，再利用评价函数作为目标函数，医生/软件限定参数为限定方程，将自适应调整参数问题转变为二次规划问题：
[0080][0081]
s.tmin1＜a＜max
1 min1,max1∈r
[0082]
min2＜b＜max
2 min2,max2∈r
[0083]
min3＜c＜max
3 min3,max3∈r
[0084]
min4＜d＜max
4 min4,max4∈r
[0085]
其中a,b,c,d为医生已调节好参数，min,max则为上下限定可调范围。同时为了时效性，对其调整步进长度、调整次数进行进一步限制，构成多限方程组。通过求解该线性方程组，从而进行在医生调节参数周边自适应调整出更优参数。
[0086]
本技术将问题转化为线性方程求解，对医疗图像引入清晰、质量量化标准，利用量化标准对其进行调优。
[0087]
如图2所示，本技术的自适应调整图像的方法，其另一种实施方式，包括以下步骤：
[0088]
步骤202：对原始图像进行小波变换，得到多尺度、多方向的子图像。在一种实施方式中，多尺度、多方向的子图像，包括：低频子图像、水平高频子图像、垂直高频子图像和对角高频子图像。
[0089]
步骤204：对低频子图像进行线性阈值增强。选定一个单阈值a，若图像像素点小于单阈值a,则进行置零操作，若大于单阈值a,则增强b倍，其中b>1。
[0090]
步骤206：分别对水平高频子图像、垂直高频子图像和对角高频子图像进行模糊增强。分别对水平高频子图像、垂直高频子图像和对角高频子图像选用一阶微分边缘检测算子进行边缘检测(如选用一阶微分边缘检测算子sobel进行边缘检测)，对检测出边缘部分进行增强c倍，对非边缘其他部分数据进行增强 d倍，其中c>1,d<1，a，b，c，d为超声设备已调节好的参数。
[0091]
步骤208：对增强后的低频子图像、增强后的水平高频子图像、增强后的垂直高频子图像和增强后的对角高频子图像进行小波逆变换。
[0092]
步骤210：使用评价函数对小波逆变换后的图像进行评价，若评价结果满足要求，则输出增强后的图像，否则继续进行图像增强步骤和小波逆变换步骤，直到评价结果满足要求。
[0093]
评价函数为：
[0094][0095]
s.tmin1＜a＜max
1 min1,max1∈r
[0096]
min2＜b＜max
2 min2,max2∈r
[0097]
min3＜c＜max
3 min3,max3∈r
[0098]
min4＜d＜max
4 min4,max4∈r
[0099]
其中，a，b，c，d为超声设备已调节好的参数，min1，min2，min3，min4，分别为限定的
下限，max1，max2，max3，max4，分别为限定的上限，d(f(a,b,c,d)) 为方差函数，psnr(f(a,b,c,d))为峰值信噪比。
[0100]
如参数a，b，c，d，第1级a＝0.7，b＝1.2，c＝1.5，d＝0.8，根据该参数进行小波变换、图像增强、小波逆变换后得到增强后图像1，根据评价函数求解增强后图像1输出结果，若结果为0.9，二次规划思想为：求解满足st限定时候，评价函数最小的时候的a，b，c，d值，本次结果为0.9，二次规划算法对a，b， c，d在限定条件内进行调整，再进行一次小波变换、增强处理、逆变换，求增强图像解评价值，若该值小于0.9，则新a，b，c，d将替代原有a，b，c，d为优化后参数，当然，该求解过程不会一直死循环持续下去，在上面部分有说明，对其循环求解次数，a、b、c、d范围大小皆有限制，若在循环次数内求解至最小值则停止，若循环次数内未求解最小值，则在循环次数内最小的值为评价函数最小值。
[0101]
实施例二：
[0102]
如图3所示，本技术实施例提供的自适应调整图像的装置，其一种实施方式，可以包括小波变换模块310、图像增强模块320、小波逆变换模块330和自我调节模块340。
[0103]
小波变换模块310，用于对原始图像进行小波变换，得到多尺度、多方向的子图像。
[0104]
图像增强模块320，用于分别对多尺度、多方向的子图像进行增强。在一种实施方式中，多尺度、多方向的子图像，包括：低频子图像、水平高频子图像、垂直高频子图像和对角高频子图像。
[0105]
小波逆变换模块330，用于对增强后的子图像进行小波逆变换，得到增强后的图像；
[0106]
自我调节模块340，用于使用评价函数对小波逆变换后的图像进行评价，若评价结果满足要求，则输出增强后的图像，否则继续进行图像增强步骤和小波逆变换步骤，直到评价结果满足要求。
[0107]
如图4所示，本技术实施例提供的自适应调整图像的装置，其另一种实施方式，可以包括小波变换模块410、图像增强模块420、小波逆变换模块430和自我调节模块440。
[0108]
小波变换模块410，用于对原始图像进行小波变换，得到多尺度、多方向的子图像。
[0109]
图像增强模块420，用于分别对多尺度、多方向的子图像进行增强。在一种实施方式中，多尺度、多方向的子图像，包括：低频子图像、水平高频子图像、垂直高频子图像和对角高频子图像。
[0110]
小波逆变换模块430，用于对增强后的子图像进行小波逆变换，得到增强后的图像；
[0111]
自我调节模块440，用于使用评价函数对小波逆变换后的图像进行评价，若评价结果满足要求，则输出增强后的图像，否则继续进行图像增强步骤和小波逆变换步骤，直到评价结果满足要求。
[0112]
进一步地，图像增强模块420可以包括低频增强单元421和高频增强单元 422；小波逆变换模块430可以包括小波逆变换单元431。
[0113]
低频增强单元421，用于对所述低频子图像进行线性阈值增强；
[0114]
高频增强单元422，用于分别对所述水平高频子图像、所述垂直高频子图像和所述对角高频子图像进行模糊增强；
[0115]
小波逆变换单元431，用于对增强后的低频子图像、增强后的水平高频子图像、增
强后的垂直高频子图像和增强后的对角高频子图像进行小波逆变换。
[0116]
进一步地，低频增强单元421，还用于选定一个单阈值a，若图像像素点小于单阈值a,则进行置零操作，若大于所述单阈值a,则增强b倍，其中b>1；
[0117]
高频增强单元422，还用于分别对水平高频子图像、垂直高频子图像和对角高频子图像选用一阶微分边缘检测算子进行边缘检测，对检测出边缘部分进行增强c倍，对非边缘其他部分数据进行增强d倍，其中c>1,d<1，a，b，c，d 为超声设备已调节好的参数。
[0118]
进一步地，评价函数为：
[0119][0120]
s.tmin1＜a＜max
1 min1,max1∈r
[0121]
min2＜b＜max
2 min2,max2∈r
[0122]
min3＜c＜max
3 min3,max3∈r
[0123]
min4＜d＜max
4 min4,max4∈r
[0124]
其中，a，b，c，d为超声设备已调节好的参数，min1，min2，min3，min4，分别为限定的下限，max1，max2，max3，max4，分别为限定的上限，d(f(a,b,c,d)) 为方差函数，psnr(f(a,b,c,d))为峰值信噪比。
[0125]
本技术引进图像质量量化评价标准，面对无参考输出图像，对图像进行评价、反馈，再此引进图像清晰度评价准则：方差函数，因为清晰聚焦的图像有着比模糊图像更大的灰度差异，可以将方差函数作为评价函数， d(f)＝∑
y
∑
x
|f(x,y)-μ|2，其中μ为整幅图像的平均灰度值，该函数对噪声比较敏感，图像画面越纯净，函数值越小，而d(f)越大则表明图像细节信息更为丰富，图像更为清晰，但是为预防其椒盐噪声影响，需再引进峰值信噪(psnr) 比对其质量评价，一般峰值信噪比在图像的评价中使用的较多，公式为：其中mn是图形的大小，f是输出增强图像，是输入待增强的那个图像。清晰度和图像质量评价函数相结合为最终评价函数，再利用评价函数作为目标函数，医生/软件限定参数为限定方程，将自适应调整参数问题转变为二次规划问题：
[0126][0127][0128]
min3＜c＜max
3 min3,max3∈r
[0129]
min4＜d＜max
4 min4,max4∈r
[0130]
其中a,b,c,d为医生已调节好参数，min,max则为上下限定可调范围。同时为了时效性，对其调整步进长度、调整次数进行进一步限制，构成多限方程组。通过求解该线性方程组，从而进行在医生调节参数周边自适应调整出更优参数。
[0131]
实施例三：
[0132]
本技术实施例提供的一种自适应调整图像的装置，包括存储器和处理器。
[0133]
存储器，用于存储程序；
[0134]
处理器，用于通过执行存储器存储的程序以实现实施例一中的方法。
[0135]
本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关硬件完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘或光盘等。
[0136]
以上内容是结合具体的实施方式对本技术所作的进一步详细说明，不能认定本技术的具体实施只局限于这些说明。对于本技术所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。