专利名称：图像优化曲线的生成方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种图像处理方法与装置，尤其是涉及一种图像优化曲线的生成方法
与装置。
背景技术：
数字X射线影像设备所获得的原始图像数据具有很宽的动态变化范围。现在标准 的X射线影像设备通常具有捕获14比特数据变化范围的能力，全部显示这些数据范围所对 应的组织信息，将会使得组织之间的对比度很低，给临床应用带来困难。而另一方面，在实际诊断中，感兴趣组织区域所对应的数据范围仅占全部数据变 化范围的一部分。为了提高感兴趣区域内组织间的对比度，通过调节图像显示的窗宽窗位， 在满足特定组织区域具有一定对比度的同时，又会使得其它组织区域变得不可见，从而降 低了所能同时显示的组织信息的丰富性。为此，在提供可供医生诊断的图像之前，必须对图 像进行一系列的后处理，其中一个重要的环节就是建立对图像进行变化的优化曲线，该曲 线可影响图像的全局显示效果。经过优化曲线变换后的图像，能够提高特定组织区域的对 比度，同时也能显示其它区域内的信息。为了建立优化曲线，需要对当前图像进行分析，提取该图像的一些特征值。目前已 有的X射线影像设备中的图像分析过程复杂，分析结果的准确性将影响图像的显示效果。 例如，按照一种现有技术，通过分析图像感兴趣区域的范围及图像的活动直方图，从而确定 该图像的四个特征点，之后再运用模型法，生成该图像的优化曲线。在另一种现有技术中， 通过给出一个S形曲线的通用表达式，从而生成一组具有不同对比度的曲线。但该曲线生 成方法并不能自适应当前图像特征。因此，寻求一种简单而有效的图像优化曲线的生成方 法是十分必要。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺陷，提供一种图像优化曲线的生成方 法与装置。为了实现这一目的，本发明所采取的技术方案如下。按照本发明实施例的第一方面，提供一种生成自适应图像优化曲线的方法，主要 包括确定步骤，根据不同组织部位和不同方位的图像，按照实际要求确定基准控制点的 横坐标和纵坐标以及过该基准控制点的曲线的基准斜率；计算步骤，计算图像中感兴趣区 域内像素的平均值，作为当前图像特征值；构造步骤，利用基准控制点坐标和基准斜率，构 造S形基准优化曲线方程；以及生成步骤，将新控制点的坐标和过新控制点的曲线的斜率 带入S形基准优化曲线方程，计算出其中的参数以得到自适应图像优化曲线；其中新控制 点的横坐标为所述图像特征值乘以大于零的系数，新控制点的纵坐标为基准控制点的纵坐 标，以及过新控制点的曲线的斜率为基准斜率乘以基准控制点的横坐标值与所述图像特征 值的比值。按照本发明实施例的第二方面，提供一种生成自适应图像优化曲线的装置，主要包括确定模块，根据不同组织部位和不同方位的图像，按照实际要求确定基准控制点的 横坐标和纵坐标以及过该基准控制点的曲线的基准斜率；计算模块，计算图像中感兴趣区 域内像素的平均值，作为当前图像特征值；构造模块，利用基准控制点坐标和基准斜率，构 造S形基准优化曲线方程；以及生成模块，将新控制点的坐标和过新控制点的曲线的斜率 带入S形基准优化曲线方程，计算出其中的参数以得到自适应图像优化曲线；其中新控制 点的横坐标为所述图像特征值乘以大于零的系数，新控制点的纵坐标为基准控制点的纵坐 标，以及过新控制点的曲线的斜率为基准斜率乘以基准控制点的横坐标值与所述图像特征 值的比值。按照本发明实施例的第三方面，提供一种图像处理系统，主要包括按照本发明实 施例第二方面的生成自适应图像优化曲线的装置，以及优化曲线应用装置，利用所述优化 曲线对图像实施变换。按照本发明生成的优化曲线，不但可以自适应图像的不同特征，而且生成方法简
单，计算量小。下面将结合附图并通过具体的实施例对本发明进行进一步说明。
图1是按照本发明实施例的生成自适应图像优化曲线的方法的流程图；图2是按照发明本实施例的基准优化曲线和自适应当前图像的优优化曲线示意 图；图3是按照发明本实施例的优化曲线尾端形状改变后的形状示意图；图4是按照本实施例的生成自适应图像优化曲线的装置的结构框图；图5是包括按照本发明实施例的图像分析及优化曲线生成装置的X线影像设备的 图像后处理系统；图6是另一种包括按照本发明实施例的图像分析及优化曲线生成装置的X线影像 设备的图像后处理系统；图7是采用多频处理方法对图像进行增强、降噪与均衡的框图。
具体实施例方式如图1所示，是按照本实施例的生成自适应图像优化曲线的方法的流程图，主 要包括确定步骤100、计算步骤102、构造步骤104和生成步骤106，另外，还可选地包括 调整步骤108。其中在确定步骤100中，根据不同组织部位和不同方位的图像，按照实 际要求确定基准控制点的横坐标和纵坐标以及过该基准控制点的曲线的基准斜率；其中 横坐标可以取值为大量相同部位体位图像中感兴趣区域内的平均像素值；其中该纵坐
标的取值依赖于基准优化曲线输出的最大值Imax及最小值Imin，通常取值为^L|^L到
7max^min +(Imax—4JX0.3之间)；其中基准斜率的通常取值范围为0 2.0之间(但并不
局限于此范围)，常用的取值为1. 0或1. 5。在计算步骤102中，计算图像中感兴趣区域内像 素的平均值，作为当前图像特征值。在构造步骤104中，利用基准控制点坐标和基准斜率， 构造S形基准优化曲线方程。在生成步骤106中，将新控制点的坐标和过新控制点的曲线的斜率带入S形基准优化曲线方程，计算出其中的参数以得到自适应图像优化曲线。在调 整步骤108中，调整优化曲线两端的形状，以改变图像动态范围两端的对比度。下面对按照 本实施例的方法中的步骤进行具体说明。首先需要对图像中感兴趣区域进行分割，提取感兴趣区域的特征。依所照射的组 织部位不同，感兴趣区域可以为肺叶等特定的区域，也可以为所照射部位的整个组织区域。 感兴趣区域的特征的定义及计算，依优化曲线的生成方法不同也各异。本实施例将感兴趣 区域内像素值位于一定范围内的部分像素点的平均像素值，作为感兴趣区域的特征值。经 过上述图像分割及分析之后，利用所计算出的特征值，再进一步生成适合当前图像的优化 曲线。为了方便起见，在生成当前图像的优化曲线之前，针对具有相同照射部位及方位的一 类图像，本实施例事先构造出一个基准优化曲线。此基准优化曲线的形状取决于曲线所经 过的基准控制点的位置，及曲线在此位置上的基准斜率，该曲线的通用函数描述为
权利要求
一种生成自适应图像优化曲线的方法，其特征在于，包括确定步骤，根据不同组织部位和不同方位的图像，按照实际要求确定基准控制点的横坐标和纵坐标以及过该基准控制点的曲线的基准斜率；计算步骤，计算图像中感兴趣区域内像素的平均值，作为当前图像特征值；构造步骤，利用基准控制点坐标和基准斜率，构造S形基准优化曲线方程；以及生成步骤，将新控制点的坐标和过新控制点的曲线的斜率带入S形基准优化曲线方程，计算出其中的参数以得到自适应图像优化曲线；其中新控制点的横坐标为所述图像特征值乘以大于零的系数，新控制点的纵坐标为基准控制点的纵坐标，以及过新控制点的曲线的斜率为基准斜率乘以基准控制点的横坐标值与所述图像特征值的比值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括调整步骤，用于调整优化曲线两端的形状，以改变图像动态范围两端的对比度。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在图像多尺度分解过程中提取所述图像 特征值，其中将感兴趣区域内消除了噪声影响的全部或部分像素点的平均像素值作为所述 图像特征值。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述实际要求包括对亮度和对比度的要求。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述S形基准优化曲线方程为τ — J ι ^max ^min out ~ 1Xmn 1 +；其中I为曲线的自变量，对应图像的输入像素值，I。ut对应图像的输出像素值，Imax和 Imin分别为I。ut所能取的最大及最小值，β和Itl为两个依赖于当前控制点位置坐标及斜率 的参数，C为任意大于1的实数。
6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述S形基准优化曲线方程为I -I .τ 一 τ ι max mmout — min l + r-e'1'1 ’其中I为曲线的自变量，对应图像的输入像素值，I。ut对应图像的输出像素值，Imax和 Ifflin分别为I。ut所能取的最大及最小值，r和t为两个依赖于当前控制点位置坐标及斜率的 参数。
7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述S形基准优化曲线方程为f -<sin(p—)max- 2 一其中I为曲线的自变量，对应图像的输入像素值，I。ut对应图像的输出像素值，Imax和 Imin分别为I。ut所能取的最大及最小值，P和q为依赖于当前控制点位置及斜率的两个参数， P和q的变化范围为O到1之间。
8.—种生成自适应图像优化曲线的装置，其特征在于，包括确定模块，根据不同组织部位和不同方位的图像，按照实际要求确定基准控制点的横 坐标和纵坐标以及过该基准控制点的曲线的基准斜率；计算模块，计算图像中感兴趣区域内像素的平均值，作为当前图像特征值；构造模块，利用基准控制点坐标和基准斜率，构造S形基准优化曲线方程；以及生成模块，将新控制点的坐标和过新控制点的曲线的斜率带入S形基准优化曲线方 程，计算出其中的参数以得到自适应图像优化曲线；其中新控制点的横坐标为所述图像特征值乘以大于零的系数，新控制点的纵坐标为基 准控制点的纵坐标，以及过新控制点的曲线的斜率为基准斜率乘以基准控制点的横坐标值 与所述图像特征值的比值。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括调整模块，用于调整优化曲线两端的形状，以改变图像动态范围两端的对比度。
10.如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述实际要求包括对亮度和对比度的 要求。
11.一种图像处理系统，其特征在于，包括权利要求8至10中任一项所述的生成自适应图像优化曲线的装置，用于根据当前图像 的特性，生成适合当前图像的优化曲线；以及优化曲线应用装置，利用所述优化曲线对图像实施变换。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括显示装置，用于对经过变换后的图像进行显示补偿，然后输出到打印机或显示器。
13.如权利要求11或12所述的系统，其特征在于，还包括图像增强、降噪与均衡装置，用于对图像实施变换前增强图像的局部细节并抑制因细 节增强而放大了的噪声，同时压缩图像的动态范围以及平衡细节之间的对比度。
全文摘要
本发明公开了一种生成自适应图像优化曲线的方法与装置、以及包括该装置的图像处理系统。所述方法主要包括确定步骤，根据不同组织部位和不同方位的图像，按照实际要求确定基准控制点的横坐标和纵坐标以及过该基准控制点的曲线的基准斜率；计算步骤，计算图像中感兴趣区域内像素的平均值，作为当前图像特征值；构造步骤，利用基准控制点坐标和基准斜率，构造S形基准优化曲线方程；以及生成步骤，将新控制点的坐标和过新控制点的曲线的斜率带入S形基准优化曲线方程，计算出其中的参数以得到自适应图像优化曲线。按照本发明生成的优化曲线，不但可以自适应图像的不同特征，而且生成方法简单，计算量小。
文档编号G06F7/00GK101937328SQ200910108518
公开日2011年1月5日 申请日期2009年7月1日 优先权日2009年7月1日
发明者孙文武 申请人:深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司