一种消除数字式x光机图像栅纹的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种对数字式X光机采集的原始图像进行处理的方法，尤其涉及到消 除原始图像中栅纹的图像算法，该算法用于机器的控制软件中。
【背景技术】
[0002] 当前X光机正经历从模拟到数字的转变，影像信息表达由胶片形式过渡到数字图 像形式。老式的X光机，自X线管中发出的原发射线在进入人体组织后，会产生散射线。而 散射线呈随机方向辐射，当其作用于人体之后的胶片时，会在胶片上形成灰雾，降低胶片的 清晰度和对比度。为了改善此种情况，需要在人体和胶片之间插入滤线栅，吸收散射线。
[0003] X光机进入数字时代，主要变化在于采集设备由感光胶片变为数字探测器，记录人 体影像信息的载体由胶片变为数字图像；但散射线仍然存在，也会在数字图像上形成灰雾， 也即意味着仍需使用滤线栅吸收散射线。滤线栅分为高密栅和低密栅，高密栅吸收散射线 的能力强于低密栅，但是价格远贵于低密栅。目前数字式X光机市场竞争激烈，厂家为降低 生产成本，会使用低密栅替代高密栅。虽然低密栅也能吸收散射线，但是会在数字图像上留 下坚向条纹，影响图像质量和效果。本发明基于数字图像处理技术，提出一种算法，能有效 去除低密栅带来的坚向条纹。
[0004] 解决滤线栅伪影问题，一个简单的图像处理方法：两次图像采集得到的图像相减。 第一次空拍，得到一张仅含有本底噪声以及滤线栅栅影的图像；第二次保持其他条件不便， 加拍摄对象正常拍摄，得到含有被拍摄对象、本底噪声、以及滤线栅栅影的图像。将这两张 图像相减，可部分消除栅影。这种方法不可避免的加速机器折旧，降低拍摄效率，故在实际 操作中并不使用。
【发明内容】
[0005] 含有栅影的X射线数字图像的成分构成：
[0006] F (x, y) = G (x, y) +SI (x, y) +N(x, y)
[0007] F(x，y) :X射线数字图像的数学表达
[0008] G(x，y):原发射线穿透人体后在数字图像中的数学表达
[0009] Sl (X，y):滤线栅栅影在数字图像中的数学表达
[0010] N(x，y):噪声表达
[0011] 消除数字图像中的坚条纹，也即低密栅产生的伪影，需对Sl(x，y)施行逆运算 Sl 1 (X，y)，且尽可能的对图像中的其他成分降低影响。如下公式所示：
[0012] Fi (x,y) = F(x,y)*Sl '(χ,γ) = G(x,y)*Sl 1(x,y)+N(x,y)*Sl'(Xjy)jFi (x, y)为消除栅影后的图像数字表达。
[0013] 通过大量的对带有栅纹的人体图像以及测试卡图像的空间域分析与频域分析，本 发明使用频率滤波的方式消除栅纹。频率滤波变换函数设计如下：
[0014]中m+n = 1，且为正实数，r为滤波 器级数，σ是标准偏差，D(u，v)
是（u，v)点距离频率矩形原点的距离，D。是指定的非负数 值。
[0015] G(u，V) = H(u，v)*F(u，V)，其中F(u，V)是带栅纹图像的傅立叶变换，G(u，V)是 经过滤波变换运算消除栅纹的频率结果图像。
[0016] 本发明主要配合低密栅使用，与单纯的使用高密栅（不会留下栅影）相比，可以有 效的降低X光机的整机价格，提高产品竞争力。本发明提出的滤波函数可以有效的去除栅 纹，但从G(x，y)*Sl 1Ud)这个运算可以看出，对图像的有用信息会产生影响；且因为在具 体的算法实现上，会进行正反傅立叶变换，会花费一定的时间。
【附图说明】
[0017] 图1真实人体图像去栅前和去栅后的对比，左边为去栅前，右边为去栅后，所用图 像为平板探测器获得的原始图像，未经任何处理。
[0018] 图2测试卡图像去栅前和去栅后的对比，左边为去栅前，右边为去栅后，所用图像 为平板探测器获得的原始图像，未经任何处理。
[0019] 图3算法执行流程图。
【具体实施方式】
[0020] 本发明的【具体实施方式】分为如下三个部分：
[0021] 第一部分：算法实现，因为无需图形界面，且要求执行效率高，故使用C语言开发， 最大限度利用语言优势，提高速度。在程序的编译优化选项上，选择速度优先，并简化浮点 运算1?型，以求速度进一步提商。
[0022] 第二部分：算法实现以动态链接库的形式表现，可通过开放的接口调用，接口设计 如下：
[0023] extern" C" _declspec(dllexport)int_stdcall GridLineRemoval(short*in, short*out， int imgffidth, int imgHeight， double scaleM， double scaleN， int classR， double sd，double DO);
[0024] 参数说明：
[0025] in :待处理图像的内存地址；out :处理后图像存放的内存地址
[0026] imgWidth :图像的宽度，以像素为单位；imgHeight :图像的高度，以像素为单位
[0027] sacIeM ：调节系数m; scaleN ：调节系数n; classR ：滤波阶数
[0028] sd ： 标准偏差；DO : 距离常数
[0029] 使用说明：
[0030] 1)该版本去栅模块仅支持14位灰度图像（可根据客户要求改变），图像长宽不超 过 4096X4096
[0031] 2)去栅模块须在对原始图像做其他处理（如图像增强）之前调用，也即需作为图 像预处理步骤
[0032] 第三部分：使用VC编写图形界面调用算法构成的动态链接库，读入图像、处理、保 存并显示图像，验证算法可靠性、效果、性能。
【主权项】
1. 一种数字式X光机消除栅影的图像处理算法，解决使用低密栅在数字图像中留下坚 条纹的问题，其特征是：在频域内，设计合适的滤波函数，通过对带栅纹图像施行滤波函数 去除因栅纹造成的高频成分，从而达成去栅的目标。2. 根据权利要求1所述的数字式X光机去栅图像算法，其特征是：先对图像施行傅立 叶变换，在频域内使用滤波函数肖除图像的高 频成分，然后再反向傅立叶变换，获得空间域内消除栅纹的图像。
【专利摘要】一种消除数字式X光机图像栅纹的方法，应用于数字式X光机的控制软件中，与低密栅配合使用，对机器采集的带有栅纹的图像进行去栅处理。通过对带栅纹图像的空间域和频域分析，使用傅立叶变换，分析图像的频率分布，找到频率分布与空间域中的栅纹对应关系，设计了新的频域滤波函数，选用合适的算法参数，消除或最大限度削弱与栅纹相关的频率，进而去除空间域中竖向的栅纹。
【IPC分类】G06T5/00
【公开号】CN105096260
【申请号】CN201410195507
【发明人】陈跃泉, 杨大刚
【申请人】陈跃泉, 杨大刚
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月12日