专利名称：一种自适应超声图像灰阶映射方法
技术领域：
本发明涉及超声图像处理技术领域，具体涉及一种自适应超声图像 灰阶映射方法。
背景技术：
医学超声成像技术由于具有完全、适应面广、直观、可重复、对软 组织鉴别力强、灵活及价廉等优点，所以在现代诊断技术中占有极为重
要的地位。B型超声成像设备是一种使用范围广泛的医学成像设备，其 技术已经非常成熟。
如图1所示，系统发出发射激励经高压开关激励探头发射声波，声 波经人体组织反射回探头，经接收放大，波束合成，解调，信号处理后 进行DSC,接着经图^f象处理和灰阶映射后进行显示。
B超图像是把图像数据的值的大小体现为灰度图像的亮度来表现人 体组织的内部结构。这个把图像数值的大小与灰度图像的亮度对应起来 的过程被称为灰阶映射。 一般来说B超的图像数据为8bits， 一般显示为 256级灰阶。最小值是0，最大值是255。
如图2所示，最筒单的灰阶映射是线性灰阶映射，图像数据的值与 显示的灰度值一"~对应。
如图3所示，为了突出某一部分的数字值，可以对线性灰阶映射进 行一定的变化。使用灰阶映射曲线来对灰阶进行变化， 一般会有16种灰 阶映射曲线，其中包括一条直线，8条S曲线，7条反S曲线。如图4所示，现有技术常见的灰阶映射方法是通过查找表来实现的。 经过图像数据的值为8bit,用来显示的灰度值也是8bit。灰阶映射是8bit 到8bit的映射，通过256B的查找表实现。用户通过软件选择不同的灰阶 映射曲线，实时计算查找表，然后下传到FPGA中；显示图像时，根据 图像数据在FPGA中查找并输出对应的数据，最后得到显示数据。
现有技术的灰阶映射方案，主要缺点有
1. 目前的灰阶映射的范围为全部灰阶范围，如果图像本身的灰阶 范围较小，就会造成灰阶的浪费。
图5显示了一副图像的灰度直方图，如果釆用现有技术的灰阶映射 方法，只能使用不到55%的灰度级数，浪费了超过45%的灰度级数。
2. 线性灰阶映射，不能突出某一特点范围数据值。
3. 通过灰阶映射曲线，只是固定了16种灰阶映射曲线，不能根据 不同的图像来调整灰阶范围，不能达到图像显示效果的最优化。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种自适应超声图像灰阶映射方 法，克服现有技术的灰阶映射方法不能根据不同的图像来调整灰阶范 围，图像显示效果无法达到最优化的缺陷。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为 一种自适应超声图像灰阶映射方法，包括步骤 Al、求取图像数据的归一化直方图序列； A2、对所述归一化直方图序列进行直方图均衡化处理； A3、建立查找表，将直方图均衡化后的数据依据一定的规则填入所 述查找表中；
A4、根据所述图像数据的每一象素点数值在所述查找表中查找并输 出对应的直方图均衡化后的数据。所述的自适应超声图像灰阶映射方法，其中还包括步骤 A5、对灰阶曲线编码进行计算；
A6、建立第二查找表，将计算所得数据依据一定的规则填入第二查 找表中；
A7、根据步骤A4中输出的直方图均衡化后的数据在第二查找表中 查找并输出对应的数据。
所述的自适应超声图像灰阶映射方法，其中根据公式 按照整数A: —定的取值范围，依次求取图像数据的归一化直方图序列， 其中
为图像数据的归一化直方图的值，"A为图像数据中数值为A的 象素点数目，iV为图像数据的象素点总数。
所述的自适应超声图像灰阶映射方法，其中根据公式
255* S一)
+ 0.5
，按照整数&to/"—定的取值范围，对
所述归 一化直方图序列进行直方图均衡化处理。
所述的自适应超声图像灰阶映射方法，其中在现场可编程逻辑门阵 列FPGA中存储所述查找表。
所述的自适应超声图像灰阶映射方法，其中在现场可编程逻辑门阵 列FPGA中存储第二查找表。
所述的自适应超声图像灰阶映射方法，其中以所述图像数据的每一 象素点数值为地址查找所述查找表。
所述的自适应超声图像灰阶映射方法，其中以直方图均衡化后的数 据为地址查找第二查找表。
本发明的有益效果本发明自适应超声图像灰阶映射方法将自适应的图像数据直方图处理和根据灰阶曲线编码进行灰阶映射的方法结合 在一起，可以使图像显示效果达到最优化，大大提高了超声成像质量。
本发明包括如下附图
图1为现有技术B超系统示意图； 图2为现有技术线性灰阶映射示意图； 图3为现有技术灰阶曲线示意图； 图4为现有拔术灰阶映射方法示意图； 图5为现有技术灰度直方图6为本发明自适应超声图像灰阶映射方法示意图; 图7为本发明第一级查找表计算过程示意图； 图8为本发明第一级查找表示意图； 图9为本发明第二级查找表示意图。
具体实施例方式
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明 如图6所示，本发明自适应超声图像灰阶映射方法，将图像的直方 图处理与根据灰阶曲线编码进行灰阶映射结合起来。本发明中的灰阶映 射是通过两个查找表来实现的。用户选择灰阶自适应编码，软件根据用 户选择的灰阶自适应编码，对当前的图像数据进行直方图均衡化，求得 第一级查找表。用户选择灰阶曲线编码，软件根据用户选择的灰阶曲线 编码求得第二级查找表。将两个查找表下传到FPGA中，图像数据先根 据第 一级查找表求得中间值，中间值再根据第二级查找表求得显示数 据。当然，本发明可以根据用户的选择，关闭第一级或第二级查找表。 关闭第 一级查找表相当于只使用灰阶曲线，而关闭第二级查找表相当于
只使用灰阶自适应。本发明中灰阶自适应编码共2种，其中0为关闭，1 为打开。而灰阶曲线编码为17种，其中0为关闭，l-16为16种不同的灰阶 曲线。本发明中根据用户选择的灰阶自适应编码，进行直方图均衡化， 与平常数字图像处理中的算法基本相同。唯一不同的是，图像的直方图 处理是针对单幅图像进行的，直接改变其图像数据的值。而本发明中的 直方图处理是首先才艮据选择灰阶自适应功能时的当前图^象，对其进行直 方图处理，求得一个查找表，而对其后图像数据直接通过查找表来进行 计算。这主要是因为每幅图像都进行直方图计算，会导致计算量太大， 而B超成像中，扫描同一位置的图像在灰度范围及灰度分布上比较接近。 本发明中，先通过直方图均衡化计算，使直方图均匀分布在全部灰阶范 围之内；再对图像进行灰阶曲线映射，从而使感兴趣灰阶范围更加突出。 求得第一级查找表的过程如图7所示。
当用户选择的灰阶自适应编码为O时，关闭灰阶自适应功能。
当用户选择的灰阶自适应编码为l时，先计算图像的归一化直方图，
再对图像的直方图进行均衡化，产生第一级查找表。
需要进行计算的图像是一个512*512的8位灰度图像，可以用
'應g4H来表示，其中0S"511, 0^,511, o^Mage[f〗^255。图像
的直方图的计算公式为公式l:
丰),/iV OS "255 公式l
其中^"为图像的归一化直方图， 代表^^WW-k的点的数 目，^代表图像总的点数512*512。计算直方图的时候，需要遍历图像 的所有点，求得灰度值为0到255的点的数目"。到"255 ，求出A(0)到/ (255)。
接着要对图像的直方图^W进行均衡化，来求得第一级查找表，其计算过程如7>式2所示,
255*
s 一)
+ 0.5
公式2
输入数据为c/咖'"，0 S 《255 ,输出值为
因为此计算过程比较复杂，所以在实际使用的时候，不是直接计算，而 是通过查找表来实现的。把输入数据当作查找表的地址，由地址直接读
计算结果，得到的查找表如图8所示。
直方图均衡化能使图像灰阶分布到全部灰度范围中，不会浪费灰 阶，得到灰度分布比较均匀的图像。而为了强调某一区域内的灰阶，则 需要进行第二级查找表灰阶曲线编码的计算。第一级查找表的输出
cfotoc^为中间值，.充当第二级查找表的输入，由第二级查找表得到最终
用于显示的数据。第二级查找表是由如图3所示的灰阶曲线得到的，所 有的灰阶曲线查找表都是事先固化在FPGA的ROM中的，根据不同的灰 阶曲线编码，选择使用不同的灰阶曲线查找表。第二级查找表的计算过 程如公式3所示.
「「
人
256-鮮广
丄
* 127+ 0.5
乂
127
256 - cfo加'"2 )0.6+0'05 *
127
夕
*127 + 0.5
公式3
其中输入数据为d",。/"2 ， 0 S dflto/"2 S 255 ; 输出值为d加aoM/2 , 0"a幽。S255; k为灰阶曲线编码，0"Sl5。
当灰阶曲线编码为10时，计算出的第二级查找表如图9所示。
本领域技术人员不脱离本发明的实质和精神，可以有多种变形方案 实现本发明，以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局 限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构
9变化，均包含于本发明的权利范围之内
权利要求
1、一种自适应超声图像灰阶映射方法，其特征在于，包括步骤A1、求取图像数据的归一化直方图序列；A2、对所述归一化直方图序列进行直方图均衡化处理；A3、建立查找表，将直方图均衡化后的数据依据一定的规则填入所述查找表中；A4、根据所述图像数据的每一象素点数值在所述查找表中查找并输出对应的直方图均衡化后的数据。
2、 根据权利要求1所述的自适应超声图像灰阶映射方法，其特征 在于，还包括步骤A5、对灰阶曲线编码进行计算；A6、建立第二查找表，将计算所得数据依据一定的规则填入第二查 找表中；A7、根据步骤A4中输出的直方图均衡化后的数据在第二查找表中 查找并输出对应的数据。
3、 根据权利要求2所述的自适应超声图像灰阶映射方法，其特征 在于根据公式M" = ViV,按照整数fc —定的取值范围，依次求取图像数据的归一化直方图序列，其中为图像数据的归一化直方图的值，&为图像数据中数值为it的象素点数目，W为图像数据的象素点总数。
4、 根据权利要求3所述的自适应超声图像灰阶映射方法，其特征在于根据公式datoow = /AT<formula>formula see original document page 2</formula>，才要照整it6/ato力一定的取值范围，对所述归一化直方图序列进行直方图均銜"化处理'
5、 根据权利要求4所述的自适应超声图像灰阶映射方法，其特征 在于在现场可编程逻辑门阵列FPGA中存储所述查找表。
6、 根据权利要求5所述的自适应超声图像灰阶映射方法，其特征 在于在现场可编程逻辑门阵列FPGA中存储第二查找表。
7、 根据权利要求6所述的自适应超声图像灰阶映射方法，其特征 在于以所述图像数据的每一象素点数值为地址查找所述查找表。
8、 根据权利要求7所述的自适应超声图像灰阶映射方法，其特征 在于以直方图均衡化后的数据为地址查找第二查找表。
全文摘要
本发明公开了一种自适应超声图像灰阶映射方法，包括步骤A1.求取图像数据的归一化直方图序列；A2.对所述归一化直方图序列进行直方图均衡化处理；A3.建立查找表，将直方图均衡化后的数据依据一定的规则填入所述查找表中；A4.根据所述图像数据的每一象素点数值在所述查找表中查找并输出对应的直方图均衡化后的数据。本发明自适应超声图像灰阶映射方法将自适应的图像数据直方图处理和根据灰阶曲线编码进行灰阶映射的方法结合在一起，可以使图像显示效果达到最优化，大大提高了超声成像质量。
文档编号G06T5/40GK101477683SQ20091010515
公开日2009年7月8日 申请日期2009年1月20日 优先权日2009年1月20日
发明者钰 张 申请人:深圳市蓝韵实业有限公司