一种数字x射线图像对比度增强处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于医疗器械技术领域。
【背景技术】
[0002] X射线图像是目前临床应用最广泛的一种医学图像之一，其成像原理：当X射线 透过人体时，各种脏器、骨骼与组织对X射线的吸收程度不同，因而在接收端将得到不同的 射线强度，而接收端射线强度的变化，可以被探测器接收到，通过A/D转换，发送至计算机， 呈现为一种灰度的变化，因此X射线的成像就是把三维结构的人体在二维空间上的投影成 像，是人体内层结构重叠后的图像，由于数字X射线图像动态范围（21(1~216)比较广，而人眼 识别力的局限性，辨别能力低于100灰度级别，因此，如何从X射线图像获得更多的人眼能 识别的影像信息，即在一个窗口下呈现所有的图像细节信息，是提高医疗诊断技术水平的 关键。
[0003] 现有的医学图像增强方法主要以提高图像对比度为目的，因此常用的方法有灰度 变换法，图像平滑、降噪技术、图像锐化技术、频域处理技术等，以上对比度增强方法大都为 单一尺度增强方法，不能很好的将图像细节信息突出出来，因此本发明提出一种数字X射 线图像对比度增强处理方法，它先将图像进行高灰度区压缩低灰度区扩展，再进行多尺度 对比度增强，很好的突出了图像的细节信息。
【发明内容】
[0004] 本发明目的针对常规图像处理方式的不足，提出了一种数字化X射线图像增强处 理方法，此方法可满足人眼观察要求，在同一个窗口技术下，观看所有的图像信息，极大的 提高了临床诊断技术水平。
[0005] 本发明所采用的技术方案是：其特征是先对原始图像进行低灰度区动态范围扩展 高灰度区动态范围压缩，再进行图像细节的增强处理，具体步骤为： 步骤1 :低灰度区扩展，高灰度区压缩技术，由于X射线透过人体后，有不同程度的衰 减，而未经人体的X射线基本上损失很少，表现在图像上，人体图像信息在低灰度区，而非 人体图像信息在高灰度区，针对此种现象，可对图像进行动态范围的扩展和压缩。
[0006] 步骤2:图像细节增强技术，图像的边缘和细微结构可以通过提高影像中高空间 频率成份而更清楚显示，本发明利用模板对图像进行均值滤波，将原图像与滤波后的图像 进行相减处理得到高频信息，将高频信息以一定的比例加至原始图像中，这样边缘信息及 细节信息得到了加强。
[0007] 步骤3:高频信息及图像整体信息比例调整，细节增强后的图像利用模板进行均 值滤波，将细节增强后的图像与滤波后的图像进行相减，与一定比例原始图相加，得到细节 比例调整后的图像。
[0008] 步骤4:多尺度对比度增强，利用拉普拉斯金子塔算法进行图像多尺度高斯分解， 设原图为1，1作为高斯金子塔的第一层&，再对第一层图像进行高斯滤波和下采样，得到高 斯金字塔的第二层，对第二层信息进行内插上采样，得到与第一层相同尺度的图像，再对内 插后的图像进行高斯滤波，将&与滤波后的内插图像进行相减得到残差图像，即细节图，重 复以上过程，构成高斯拉普拉斯金字塔重复N次后，得到高斯拉普拉斯金字塔每层的细节 残差图像，再对每一层图像细节数据进行归一化，并作非线性变换处理，最后对非线性变换 后的图像进行金字塔逆变换重建图像，得到增强之后的图像即为所需的多尺度对比度增强 后的图像。 步骤5 :边缘增强，为了增强局部区域的对比度，在图像细节层次边缘微弱的区域乘以 一放大因子，调整尺度小的系数，以增强边缘细节信息。
[0009] 步骤6 :根据人眼视觉特性，将金字塔重建后的图像进行Gamma校正得到最终效果 图像。
[0010] 本发明的对比度增强后的效果：高灰度区图像信息得到了压缩，低灰度区的图像 得到了扩展，使得所有的图像细节可以一览无余的呈现于医生面前，提高了细节的显示程 度。
【附图说明】
[0011] 图1数字X射线成像系统框图。
[0012] 图2为高斯拉普拉斯金子塔示意图。
[0013] 图3为图像处理方法流程图。
[0014] 图4为脚部处理前后对比图。
[0015] 图5为腰椎正位处理前后对比图。
[0016] 图6为颈椎处理前后对比图。
[0017] 图7为胸部处理前后对比图。
[0018] 图8头部处理前后对比图。
[0019] 图9为腰椎侧位处理前后对比图。
【具体实施方式】
[0020] 参照图3流程图，其特征在于：利用图像动态范围压缩技术及细节增强处理技术， 可在同一窗口技术下显示所有图像细节信息，提高医生的诊断水平及诊断准确性，具体实 施步骤如下： 步骤1、灰度图像压缩扩展技术，为了让图像的灰度分布更加符合人的视觉特征，采用 对数变换来对低灰度区图像信息扩展，高灰度区图像信息压缩，由于人体信息主要集中在 低灰度区，因此通过对数变换使得低灰度区的图像信息对比度提高，而高灰度区图像得到 了压缩，算法公式如下：
【主权项】
1. 一种数字X射线图像对比度增强处理方法，其特征在于：先对原始图像进行低灰度 区动态范围扩展高灰度区动态范围压缩，再进行图像细节的增强处理，得到在同一窗口技 术下可W观看的细节图像信息，方法步骤为： 步骤1;低灰度区扩展，高灰度区压缩技术； 步骤2;图像细节增强技术； 步骤3 ;高频信息及图像整体信息比例调整； 步骤4;多尺度对比度增强； 步骤：5 ;边缘加强； 步骤6 ;结合人眼视觉特征，利用Gamma校正技术进行图像亮度调整，得到适合人眼观 看的图像信息。
2. 根据权利要求中1中所述的一种数字X射线图像对比度增强处理方法，其特征在于： 采用高灰度区压缩低灰度区扩展的多尺度对比度增强方法，可将X射线影像细节信息在一 个窗口下充分显示，从医学影像上来看，骨骼、骨骼上的纹理、肺部纹理、肺纹末端毛细血管 及头部骨骼及头部血管走向等细节都可清晰显示，此方法基于空域处理方法，可用于实时 医学图像处理系统。
【专利摘要】一种数字X射线图像对比度增强处理方法，属于医疗器械技术领域。其特征在于：根据X射线成像特点，对兴趣人体区图像进行动态扩展，而对非人体图像信息进行动态压缩，有效的提高了兴趣区图像的对比度，同时对动态范围调整后的图像进行细节加强和多尺度对比度分辨率增强，得到的图像进行人眼观看效果调整，将人体信息一览无余的呈现于诊断医生眼前。其优点是：本发明对于人体图像细节突出明显，可在同一个窗口下看到图像所有信息，肺纹理、肺纹理末端细小血管、及骨骼的纹理、肌肉层次、头部血管等都能很清晰的显示，能很大提高医疗诊断技术水平。另外此方法基于空域图像处理，处理速度快，可以用于动态图像处理系统。
【IPC分类】G06T5-00
【公开号】CN104574284
【申请号】CN201310503296
【发明人】刘金虎, 苏娟
【申请人】南京普爱射线影像设备有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月24日