专利名称：数字化x线图像处理装置和图像处理方法
技术领域：
本发明涉及医学影像领域，涉及一种数字化X线影像处理的装置和方法。
背景技术：
X线摄影是医学诊断的重要手段，而数字化X线图像具有比X线胶片更大的优越性，数字化X线图像具有动态范围大，图像线性特性好等显著优点。但是人眼的灰度分辨率有限，很难在一种观察条件下看到所有的图像信息，图像必须经过反复调解，针对不同的部位采用不同的窗宽窗位，才能保证不遗漏重要的诊断信息。而读片医生则必须具有很丰富的经验才能通过图像调节充分利用数字化X线图像的优势。同时图像调节是一个比较费时、又需要技巧的工作。传统的图次处理方式方法单一，同时处理的效果也不够理想，许多细节的信息不容易被发现。因此发展一种高效的对数字X图像进行进一步处理的方法对提高医学影象诊断水平具有重大意义。目前，对数字化X线图像的处理方法及具体方式如下图像增强通过空间频率处理调节响应，提高影像中高频成份的响应而增加细节的对比度。该技术可以通过傅立叶变换实现，也可以通过选择图像锐化卷积核对图像进行卷积运算实现。
图像平滑也是通过空间频率处理调节响应，降低影像中高频成份的响应而抑制噪声。该技术同样可以通过傅里叶变换实现，也可以通过选择图像平滑卷积核对图像进行卷积运算实现(例如高斯滤波)。
图像增强在增加细节的对比度的同时会放大图像中的噪声。图像平滑在抑制噪声的同时会降低图像细节的对比度。所以上面的做法不能在增加细节对比度的同时抑制噪声。
动态范围压缩动态范围压缩压缩数字化X线图像中的低频部分的对比度，同时保留高频部分的对比度。数字化X线图像通过对数字化X线图像进行动态范围压缩处理，可以在显示图像整体的同时清楚地描绘出细微结构。
现有技术的缺点是以上几种图像处理的方法是相互独立的，如果想要实现多种处理效果的复合必须对图像进行多次处理，运算量很大、耗时很长，操作也不方便，临床应用效果不理想。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，提供简单、快速的数字化X线图像处理装置。
本发明还揭露了一种利用上述图像处理装置进行图像处理的方法。
为了解决上述技术问题，通过以下技术方案实现一种数字化X线图像处理装置，其包括图像分解模块、信号处理模块、图像合成模块和一获取外部图像信息的输入接口，该图像分解模块可对外部图像进行4/9采样获取不同分辨率下的图像，将获取的外部图像分解为不同层次的细节。
所述信号处理模块使用Log运算对上述各个层次细节上的信号进行均衡处理，放大增益较小的信号，抑制增益较大的信号。
所述信号处理模块使用多层次高斯滤波，抑制图像中分布在不同频率段的噪声。
一种使用上述装置进行数字化X线图像处理的方法，其包括如下过程a、图像分解模块采用改进的金字塔算法对从信息输入接口输入的外部图像进行4/9采样获取不同分辨率下的图像，将获取的外部图像分解为不同层次的细节；b、信号处理模块使用Log运算对上述各个层次细节上的信号进行处理和均衡，放大增益较小的信号，抑制增益较大的信号；同时，信号处理模块使用多层次高斯滤波，抑制图像中分布在不同频率段的噪声；c、图像合成模块将处理后的个层次细节合成得道最终图像。
过程b中Log运算的参数根据统计量设计；多层次高斯滤波采用更小的卷积核对图像进行处理。
本发明数字化X线图像处理的方法提出了改进的金字塔算法，这样不同分辨率之间的间隔缩小了近一倍，有效的降低了分解出来的信号覆盖的频率成分，极大的提高了处理效果；使用Log运算对每个层次上的信号进行处理，有效的对信号进行的均衡，放大了增益较小的信号，抑制了增益较大的信号。而以往的做法是采用统一放大缩小增益的方式进行处理，很难得到理想的结果。在用多层次高斯滤波，不同于现有的高斯滤波，现有高斯滤波为了抑制图像噪声，采用较大的卷积核对图像进行处理，不但运算量极大，同时对有效的高频信号也进行了极大的抑制。使用多层次高斯滤波，一方面可以有效的抑制图像中分布在不同频率段的噪声，同时可以使用较小的卷积核，运算速度也有了极大的提高。
图1是本发明数字化X线图像处理方法流程图。
具体实施例方式
一种数字化X线图像处理装置，其包括图像分解模块、信号处理模块、图像合成模块和一获取外部图像信息的输入接口，该图像分解模块可对外部图像进行4/9采样获取不同分辨率下的图像，将获取的外部图像分解为不同层次的细节；所述信号处理模块使用Log运算对上述各个层次细节上的信号进行均衡处理，放大增益较小的信号，抑制增益较大的信号，使用多层次高斯滤波，抑制图像中分布在不同频率段的噪声。
本发明数字化X线图像处理方法采用多分辨率的思路对图像进行处理的，该方法首先使用改进的金字塔算法将原始数字化X线图像分解成不同层次的细节(输入的图像为原始的线性图像)，然后对这些细节进行信号处理使用Log运算对每个层次上的信号进行处理，同时结合统计量设计Log运算参数，可以有效的对不同层次上的信号增强与均衡，同时结合高斯滤波进行降噪等处理，最后将这些细节重构，得到处理后的图像。
在本发明数字化X线图像处理方法的整个处理过程中，使用了以下的方法1.以往的金字塔算法对图像进行1/4采样获取不同分辨率下的图像，由于采样的频率太小，所以不同分辨率之间的间隔太大，导致分解出来的信号覆盖的频率成分较多，不利于下一步的信号处理。因此提出了改进的金字塔算法，改进的金字塔算法对图像进行4/9采样获取不同分辨率下的图像(横向和纵向分别使用2/3采样，采样的间隔比较整齐，可以提高运算速度)，这样不同分辨率之间的采样间隔缩小了近一倍，有效的降低了分解出来的信号覆盖的频率成分，极大的提高了处理效果。
2.结合统计量设计Log运算参数，使用Log运算对每个层次上的信号进行处理，有效的对信号进行的均衡，放大了增益较小的信号，抑制了增益较大的信号。而以往的做法是采用统一放大缩小增益的方式进行处理，很难得到理想的结果。
3.在用多层次高斯滤波，不同于现有的高斯滤波，现有高斯滤波为了抑制图像噪声，采用较大的卷集核对图像进行处理，不但运算量极大，同时对有效的高频信号也进行了极大的抑制。使用多层次高斯滤波，一方面可以有效的抑制图像中分布在不同频率段的噪声，同时可以使用较小的卷集核，运算速度也有了极大的提高。参见附图1，其中信号处理包括了两个部分信号均衡和噪声抑制。
信号均衡就使用到了上面叙述的使用Log运算对每个层次上的信号进行处理。首先每一层细节信号的绝对值进行直方图统计。然后根据直方图的分布情况确定log运算参数F(x)＝a*logcb*(x+1) (x＞＝0)F(x)＝-a*logcb*(-x+1)(x＜0)其中，参数a用来控制层次信号的增益，较低频的层次信号可以使用较小的增益，用来实现动态范围压缩，同时对较高频的层次信号可以使用较大的增益，用来实现细节增强。
参数b和c用来控制log曲线的形状，这样当x小于某个数值时，F(x)对应点的切线斜率＞1，当x小于某个数值时，F(x)对应点的切线斜率＜1，同时，当F(x)的斜率随着x的递增而不断递减，从而实现每个层次内的信号均衡。
噪声抑制通过对高频的一个层次的信号进行高斯滤波就可以实现。高斯滤波的过程在Log运算之前进行。同时，可以根据图像的具体情况对不同的层次有选择的进行高斯滤波。
本发明方法中，在图像的一次分解，合成的过程中集成了动态范围压缩，组织均衡，图像增强等多种处理算法，提高了处理的效率。改进的金字塔算法，结合统计量的Log运算对每个层次上的信号进行处理，还有多层次高斯滤波有效的保证图像的质量。针对部位和体位的图像参数优化集进一步优化了图像处理的效果。经过处理后，原来较弱的难以被肉眼发现的图像信息更易于被观察到；另一方面，原来很强的信号对较弱信号的干扰就大大减轻，也有利于弱小信号的观察。该交响乐图像处理方法具有对比度控制、细节增强控制、动态范围控制、噪声抑制控制等处理参数输入，可以有效的对图像处理的具体效果进行调解。使用本发明图像处理方法处理后的图像同样可以进一步进行对比度的调谐(比如ESA算法，或则曲线映射等)。
经过金字塔算法处理后的数字化X线图像具有如下优点1.图像层次丰富、自然、细节完整，基本消除了一般图像增强中在高反差区的黑边现象；2.丰富的调节参数，便于有经验的医生达到最佳处理效果；3.针对不同解剖部位的参数集，方便医生使用；4.允许用户建立个性化参数集，便于医生保留自己的经验值；处理速度快，无需特殊硬件支持。
金字塔算法具有的临床价值1.使临床医生在通常情况下，无需调节图像即可进行诊断；2.良好的对比度均衡，对一些结构层次复杂的部位如腹部平片等有满意的显示效果；3.为临床提供更为丰富的诊断信息，例如良好的软组织显示，清晰的骨小梁结构等。
以上描述仅用以说明而非限制本发明的技术方案。不脱离本发明精神和范围的任何修改或局部替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种数字化X线图像处理装置，其包括图像分解模块、信号处理模块、图像合成模块和一获取外部图像信息的输入接口，其特征在于，该图像分解模块可对外部图像进行4/9采样获取不同分辨率下的图像，将获取的外部图像分解为不同层次的细节。
2.根据权利要求1所述的数字化X线图像处理装置，其特征在于，所述信号处理模块使用Log运算对上述各个层次细节上的信号进行处理和均衡，放大增益较小的信号，抑制增益较大的信号。
3.根据权利要求1或2所述的数字化X线图像处理装置，其特征在于，所述信号处理模块使用多层次高斯滤波，抑制图像中分布在不同频率段的噪声。
4.一种使用如权利要求1中所述装置进行数字化X线图像处理的方法，其包括如下过程a、图像分解模块采用改进的金字塔算法对从信息输入接口输入的外部图像进行4/9采样获取不同分辨率下的图像，将获取的外部图像分解为不同层次的细节；b、信号处理模块对各层次细节进行信号均衡和噪声抑制；c、图像合成模块将处理后的个层次细节合成得到最终图像。
5.根据权利要求4所述的数字化X线图像处理方法，其特征在于，过程b中，使用Log运算对上述各个层次细节上进行信号均衡处理；使用多层次高斯滤波进行噪声抑制。
6.根据权利要求5所述的数字化X线图像处理方法，其特征在于，设计Log运算之前，对每一层细节信号的绝对值进行直方图统计，然后根据直方图的分布情况确定上述log运算参数。
7.根据权利要求4所述的数字化X线图像处理方法，其特征在于，过程b中多层次高斯滤波采用更小的卷积核对图像进行处理。
全文摘要
本发明涉及医学影像领域，涉及一种数字化X线影像处理的装置和方法。一种数字化X线图像处理装置，其包括图像分解模块、信号处理模块、图像合成模块和一获取外部图像信息的输入接口，该图像分解模块可对外部图像进行4/9采样获取不同分辨率下的图像，将获取的外部图像分解为不同层次的细节；所述信号处理模块使用Log运算对上述各个层次细节上的信号进行均衡处理，放大增益较小的信号，抑制增益较大的信号；所述信号处理模块使用多层次高斯滤波，抑制图像中分布在不同频率段的噪声。
文档编号G06T1/00GK1843296SQ20061003457
公开日2006年10月11日 申请日期2006年3月27日 优先权日2006年3月27日
发明者吕国政, 邹鲁民 申请人:珠海友通科技有限公司