X光机、x光图像中静态滤线栅伪影的去除方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图像处理领域，特别是一种X光图像中静态滤线栅伪影的去除方法及 装置，还设计一种X光机。
【背景技术】
[0002] 在计算机X射线成像中，X射线穿透物体时，部分X射线会改变方向成为散射线，这 些散射线会严重影响成像质量，因此通常使用铅条排列而成的滤线栅来吸收这些散射线。
[0003] 滤线栅有静态滤线栅和动态滤线栅。使用静态滤线栅时会在图像留下铅条的伪 影，从整幅图像上来看便是排列紧密而规则的明暗条纹。如果使用动态滤线栅则可以消除 这种现象，但是会增加系统的复杂度，同时在同等条件下需要加大射线强度，让病人吸收更 多的射线，不利于病人健康。因此可考虑应用图像处理的方法消除图像中的静态滤线栅伪 影，即从图像后处理的角度解决静态滤线栅伪影问题。
[0004] 静态滤线栅伪影在图像中是规则分布的、有明显周期性的信号，在频域中表现为 仅集中在特定的频段。目前的滤栅线伪影去除方法大致可以分为两类：1、频域滤波法，主要 思想为在频域分析滤线栅伪影的信息，根据分析结果设计对应的滤波器进行滤波。2、小波 域置零法，主要思想为对原图进行二维小波分解，分解到一定层以后把含有栅线的成分置 零，再逐层反变换得到恢复的原图。
[0005] 但上述现有的频域滤波法和小波域置零法都会造成有用信息的丢失，而小波域置 零法由于置零是直接截断，还会产生不可避免的振铃效应。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明一方面提出了一种X光图像中静态滤线栅伪影的去除方法，另 一方面提出了一种X光图像中静态滤线栅伪影的去除装置，用以去除静态滤栅线伪影，并 最大限度地保护有用信息。本发明还提出了一种X光机。
[0007] 本发明提出的一种X光图像中静态滤线栅伪影的去除方法，包括：
[0008] A、根据静态滤线栅的栅线间隔和采样频率fs确定图像中栅线的预估频率 f- -1- estimate，
[0009] B、对含栅线伪影的图像I进行二维小波分解，得到四个小波分量：水平方向和坚 直方向均是低频的LL分量Ai、坚直方向高频和水平方向低频的HL分量私、水平方向高频和 坚直方向低频的LH分量Vi和水平方向和坚直方向均是高频的HH分量Di;其中，i= 1，为 小波分解的层数；所述水平方向对应栅线伪影的方向；
[0010] C、根据所述栅线的预估频率fest_te，判断栅线伪影信号是位于LL分量~上还是 位于HL分量印上，并将LL分量~和HL分量私中含有栅线伪影信号的分量记为含栅线分 量Gi;
[0011] D、计算在所述含栅线分量&中，栅线伪影信号是否为主要信号，如果是，则执行步 骤F;否则，执行步骤E;
[0012] E、对所述含栅线分量&进行二维小波分解，并令i=i+1，得到四个小波分量：水 平方向和坚直方向均是低频的LL分量Ai、坚直方向高频和水平方向低频的HL分量私、水平 方向高频和坚直方向低频的LH分量％和水平方向和坚直方向均是高频的HH分量Di;并返 回执行步骤C;
[0013]F、设计一滤波器对所述含栅线分量&进行滤波，得到去除栅线的分量所述滤 波器的频谱函数二阶连续，有且仅有一个拐点，且所述滤波器对应的时域函数同样二阶连 续，有且仅有一个拐点；
[0014]G、将所述去除栅线的分量61'和其它保留的小波分量逐层进行小波反变换，得到 恢复的去除栅线伪影的图像I'。
[0015] 在一个实施方式中，所述步骤A包括：
[0016] 根据静态滤线栅的栅线间隔确定栅线的理论频率fg，根据图像的像素分辨率计算 得到采样频率fs ;
[0017] 判断所述采样频率fs是否满足奈奎斯特采样率，使得fs > 2fg，如果是，则确定栅 线的预估频率=f。；否则，根据如下表达式确定栅线的预估频率：
[0018]
[0019] 其中，k,和k,为整数，且k,、k,分别满足下列不等式：
[0020]
[0021] 在一个实施方式中，所述步骤C包括：
[0022] 根据所述采样频率fs计算频率分辨率f' =fs/N，则在频域中所述栅线的预估频 率对应的位置；；其中N为采样点数；
[0023] 判断所述栅线的预估频率
festiniate对应的位置Np与N/2的大小，如果Np <N/2,则 确定栅线伪影信号位于LL分量~上，& = & ;如果Np彡N/2,则确定栅线伪影信号位于HL 分量呒上，Gi=呒。
[0024] 在一个实施方式中，所述步骤D包括：
[0025] 从含栅线分量Gi的灰度共生矩阵中计算图像水平方向的相关值hCor和坚直方向 的相关值dCor;
[0026] 计算所述水平方向的相关值hCor和坚直方向的相关值dCor的差值绝对值= hCor-dCor| ；
[0027] 如果所述差值绝对值D_大于第一设定阈值，且图像坚直方向对比度大于第二设 定阈值，则确定在所述含栅线分量&中栅线伪影信号为主要信号。
[0028] 在一个实施方式中，所述步骤F中的滤波器为一高斯带阻滤波器，所述高斯带阻 滤波器满足如下表达式：
[0029]
[0030] 其中，μ&=f'gu，f'gu为栅线的实际频率，其取值为含栅线分量&的第u列 向量G1U的频域中预估栅线频率fMtiniatJ付近小区域内的波峰位置的值；σ为G1U频域中以f'gu为中心，以波峰宽度的N倍为长度的区间的标准差，N彡2;u=l，"·，Μ为含栅线分 量&的列数。
[0031] 本发明提出的一种X光图像中静态滤线栅伪影的去除装置，包括：一预估频率确 定模块、一第一小波变换模块、一含栅分量确定模块、一主要信号判断模块、一第二小波变 换模块、一滤波处理模块和一小波反变换模块；其中，
[0032] 所述预估频率确定模块用于根据静态滤线栅的栅线间隔和采样频率fs确定栅线 的预估频率festiniate
[0033] 所述第一小波变换模块用于对含栅线伪影的图像I进行二维小波分解，得到四个 小波分量：水平方向和坚直方向均是低频的LL分量Ai、坚直方向高频和水平方向低频的HL 分量私、水平方向高频和坚直方向低频的LH分量Vi和水平方向和坚直方向均是高频的HH 分量Di;并将所述LL分量~和HL分量私提供给所述含栅分量确定模块；其中，i= 1 ;所 述水平方向对应栅线伪影的方向；
[0034] 所述含栅分量确定模块用于根据所述栅线的预估频率f；stiniata，判断栅线伪影信号 是位于LL分量~上还是位于HL分量私上，并将LL分量~和HL分量私中含有栅线伪影 信号的分量记为含栅线分量G1;并将所述含栅线分量&提供给所述主要信号判断模块； [0035] 所述主要信号判断模块用于计算在所述含栅线分量&中，栅线伪影信号是否为主 要信号，如果是，则将所述含栅线分量&提供给所述滤波处理模块；否则，将所述含栅线分 量&提供给所述第二小波变换模块；
[0036] 所述第二小波变换模块用于对所述含栅线分量&进行二维小波分解，并令i= i+1，得到四个小波分量：水平方向和坚直方向均是低频的LL分量4、坚直方向高频和水平 方向低频的HL分量私、水平方向高频和坚直方向低频的LH分量Vi和水平方向和坚直方向 均是高频的HH分量Di;并将所述LL分量~和HL分量私提供给所述含栅分量确定模块；
[0037] 所述滤波处理模块用于利用一滤波器对所述含栅线分量&进行滤波，得到去除栅 线的分量&' ；并将所述去除栅线的分量&'提供给所述小波反变换模块；所述滤波器的频 谱函数二阶连续，有且仅有一个拐点，且所述滤波器对应的时域函数同样二阶连续，有且仅 有一个拐点；
[0038] 所述小波反变换模块用于将所述去除栅线的分量G/和其它保留的小波分量逐层 进行小波反变换，得到恢复的去除栅线伪影的图像I'。
[0039] 在一个实施方式中，所述预估频率确定模块根据静态滤线栅的栅线间隔确定栅线 的理论频率fg，根据图像的像素分辨率计算得到采样频率fs ;判断所