本发明属于医学影像处理技术领域，尤其涉及一种基于标准差金字塔的动态图像降噪方法及装置。
背景技术：
医学x线影像增强，经常采用金字塔多分辨率全局增强算法，这种算法是将原始的动态图像分解为高斯金字塔和拉普拉斯金字塔，再对拉普拉斯金字塔进行全局增强处理，并利用处理后的拉普拉斯金字塔进行重构；这种处理后的动态图像细节突出、对比度好、层次感强，但它在细节增强的过程中不区分边缘和噪声，都做强度相同的增强，在增强细节的同时也放大了噪声，噪声严重影响动态图像的质量。
技术实现要素：
本发明提供一种基于标准差金字塔的动态图像降噪方法及装置，旨在提供一种降噪的方法来抑制利用金字塔多分辨率全局增强算法对动态图像的细节进行增强时放大的噪声，从而提高动态图像的显示效果。
本发明提供了一种基于标准差金字塔的动态图像降噪方法，包括：
利用金字塔多分辨率全局增强算法对待处理的动态图像进行金字塔分解，得到n层的高斯金字塔和n层的拉普拉斯金字塔；
对所述高斯金字塔的每层计算邻域标准差，得到n层的标准差金字塔，并根据所述标准差金字塔生成降噪掩模金字塔；
利用生成的降噪掩模金字塔对n层的所述拉普拉斯金字塔进行降噪处理，得到降噪后的拉普拉斯金字塔；
利用降噪后的拉普拉斯金字塔进行金字塔重构，得到降噪后的动态图像。
进一步地，生成标准差金字塔的公式为：
其中，stdpyr为标准差金字塔，l为金字塔层，(r,c)为以(r,c)为中心的邻域内的所有坐标，r为行坐标，c为列坐标，std2表示求邻域范围像素值的标准差，gausspyr为高斯金字塔，stdpyr[l](r,c)为标准差金字塔的第l层的坐标为(r,c)的像素点的标准差，std2(gausspyr[l](r,c))为第l层的以(r,c)为中心的邻域内的所有坐标(r,c)的标准差，std2(gausspyr[l])为第l层图像的标准差。
进一步地，生成降噪掩模金字塔的公式为：
而其中，
curvecoeff＝2*log(9)，
其中，dnsmaskpyr为降噪掩模金字塔，l为金字塔层，curvecoeff为曲线系数，dnsparam[l]为预置的第l层的降噪强度，stdpyr[l]为第l层的标准差金字塔，dnsparam为预置的第0层的降噪强度，dnslevels为降噪层数。
进一步地，对拉普拉斯金字塔进行降噪处理的公式为：
dnslaplacepyr＝dnsmaskpyr*laplacepyr，
其中，dnslaplacepyr为降噪拉普拉斯金字塔，dnsmaskpyr为降噪掩模金字塔，laplacepyr为拉普拉斯金字塔。
本发明还提供了一种基于标准差金字塔的动态图像降噪装置，包括：
分解模块，用于利用金字塔多分辨率全局增强算法对待处理的动态图像进行金字塔分解，得到n层的高斯金字塔和n层的拉普拉斯金字塔；
标准差金字塔生成模块，用于对所述高斯金字塔的每层计算邻域标准差，得到n层的标准差金字塔；
降噪掩模金字塔生成模块，用于根据所述标准差金字塔生成降噪掩模金字塔；
降噪处理模块，用于利用生成的降噪掩模金字塔对n层的所述拉普拉斯金字塔进行降噪处理，得到降噪后的拉普拉斯金字塔；
重构模块，用于利用降噪后的拉普拉斯金字塔进行金字塔重构，得到降噪后的动态图像。
进一步地，生成标准差金字塔的公式为：
其中，stdpyr为标准差金字塔，l为金字塔层，(r,c)为以(r,c)为中心的邻域内的所有坐标，r为行坐标，c为列坐标，std2表示求邻域范围像素值的标准差，gausspyr为高斯金字塔，stdpyr[l](r,c)为标准差金字塔的第l层的坐标为(r,c)的像素点的标准差，std2(gausspyr[l](r,c))为第l层的以(r,c)为中心的邻域内的所有坐标(r,c)的标准差，std2(gausspyr[l])为第l层图像的标准差。
进一步地，生成降噪掩模金字塔的公式为：
而其中，
curvecoeff＝2*log(9)，
其中，dnsmaskpyr为降噪掩模金字塔，l为金字塔层，curvecoeff为曲线系数，dnsparam[l]为预置的第l层的降噪强度，stdpyr[l]为第l层的标准差金字塔，dnsparam为预置的第0层的降噪强度，dnslevels为降噪层数。
进一步地，对拉普拉斯金字塔进行降噪处理的公式为：
dnslaplacepyr＝dnsmaskpyr*laplacepyr，
其中，dnslaplacepyr为降噪拉普拉斯金字塔，dnsmaskpyr为降噪掩模金字塔，laplacepyr为拉普拉斯金字塔。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明提供的一种基于标准差金字塔的动态图像降噪方法及装置，首先，利用金字塔多分辨率全局增强算法将待处理的动态图像分解为高斯金字塔和拉普拉斯金字塔；然后，对高斯金字塔的每层计算邻域标准差，得到标准差金字塔，并根据标准差金字塔生成降噪掩模金字塔；再然后，利用生成的降噪掩模金字塔对拉普拉斯金字塔进行降噪处理，得到降噪后的拉普拉斯金字塔；最后，利用降噪后的拉普拉斯金字塔进行金字塔重构，得到降噪后的动态图像；本发明与现有技术相比，通过引入标准差金字塔作为金字塔降噪强度的参考，对不同层的噪声进行抑制，使得在利用金字塔多分辨率全局增强算法对细节进行增强时，可以对噪声进行抑制，从而提高动态图像信噪比，使得动态图像的显示效果有所提高。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种基于标准差金字塔的动态图像降噪方法的实现过程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种基于标准差金字塔的动态图像降噪方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的对待处理的动态图像进行分解重构的示意图；
图4是本发明实施例提供的一种基于标准差金字塔的动态图像降噪装置的模块示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
由于现有技术中存在无法抑制利用金字塔多分辨率全局增强算法对动态图像进行增强处理时放大的噪声的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提出一种基于标准差金字塔的动态图像降噪方法及装置，如图1所示，利用金字塔多分辨率全局增强算法对输入的待处理的动态图像进行金字塔分解，得到高斯金字塔和拉普拉斯金字塔；对所述高斯金字塔的每层计算邻域标准差，得到标准差金字塔，并根据所述标准差金字塔生成降噪掩模金字塔；利用生成的降噪掩模金字塔对所述拉普拉斯金字塔进行降噪处理，得到降噪后的拉普拉斯金字塔；利用降噪后的拉普拉斯金字塔进行金字塔重构，得到降噪后的动态图像，并输出所述降噪后的动态图像。
下面具体介绍本发明提供的一种基于标准差金字塔的动态图像降噪方法，如图2所示，包括：
步骤s1，利用金字塔多分辨率全局增强算法对待处理的动态图像进行金字塔分解，得到n层的高斯金字塔和n层的拉普拉斯金字塔；
具体地，由于噪声一般分布在拉普拉斯金字塔前两层，将待处理的动态图像分解两次得到三层金字塔就可以满足降噪要求，所以，本发明实施例对动态图像进行金字塔分解时，分解为三层，即n取值为3。
如图3所示，为利用金字塔分解重构算法对待处理的动态图像进行三层金字塔分解重构的示意图，金字塔分解为高斯金字塔和拉普拉斯金字塔，其中，高斯金字塔是循环对待处理的动态图像滤波下采样获取到的，对应图中的g0～g2，用高斯金字塔来表示；拉普拉斯金字塔对应图3中的l0～l2，其中，前两层是通过当前层高斯金字塔与下一层高斯金字塔上采样再滤波后相减得到的，而拉普拉斯金字塔的最后一层与高斯金字塔的最后一层相同，即l2＝g2。金字塔的重构，是用拉普拉斯金字塔来重构的，从最后一层开始，循环对图像上采样滤波再与上一层的图像相加，直到第0层，由于金字塔分解重构属于图像基础知识，所以在此不再赘述。
步骤s2，对所述高斯金字塔的每层计算邻域标准差，得到n层的标准差金字塔，并根据所述标准差金字塔生成降噪掩模金字塔；
具体地，标准差金字塔每层里的每个像素点对应的像素值为对应高斯金字塔该像素点的预置邻域内所有像素的标准差，其中，本发明实施例中的预置邻域为3×3或5×5；对所述高斯金字塔的每层计算出邻域标准差之后，由计算出的每层合起来即为得到的标准差金字塔；另外，根据所述标准差金字塔生成降噪掩模金字塔的过程为对所述标准差金字塔进行归一化处理的过程。
具体地，生成标准差金字塔的公式为：
其中，stdpyr为标准差金字塔，l为金字塔层，(r,c)为以(r,c)为中心的邻域内的所有坐标，r为行坐标，c为列坐标，std2表示求邻域范围像素值的标准差，gausspyr为高斯金字塔，stdpyr[l](r,c)为标准差金字塔的第l层的坐标为(r,c)的像素点的标准差，std2(gausspyr[l](r,c))为第l层的以(r,c)为中心的邻域内的所有坐标(r,c)的标准差，std2(gausspyr[l])为第l层图像的标准差。
具体地，本发明实施例中，l取0、1和2，即金字塔第0层、第1层和第2层，由于噪声一般分布在拉普拉斯前2层，即分布在第0层和第1层，所以，本发明实施例提供的的降噪过程对拉普拉斯金字塔的最后1层即第2层不操作。
具体地，生成降噪掩模金字塔的公式为：
而其中，
curvecoeff＝2*log(9)，
其中，dnsmaskpyr为降噪掩模金字塔，l为金字塔层，curvecoeff为曲线系数，dnsparam[l]为预置的第l层的降噪强度，stdpyr[l]为第l层的标准差金字塔，dnsparam为预置的第0层的降噪强度，dnslevels为降噪层数。
具体地，降噪强度是随着层数的增加而减弱的，所以，根据预置的第0层的降噪强度计算出的第1层、第2层的降噪强度应该呈依次递减形式。在本发明实施例中，dnslevels取值为2。
步骤s3，利用生成的降噪掩模金字塔对n层的所述拉普拉斯金字塔进行降噪处理，得到降噪后的拉普拉斯金字塔；
具体地，对拉普拉斯金字塔进行降噪处理的公式为：
dnslaplacepyr＝dnsmaskpyr*laplacepyr，
其中，dnslaplacepyr为降噪拉普拉斯金字塔，dnsmaskpyr为降噪掩模金字塔，laplacepyr为拉普拉斯金字塔。
具体地，利用上述拉普拉斯金字塔降噪处理的公式对拉普拉斯金字塔的每层进行降噪处理，从而得到降噪后的拉普拉斯金字塔；更具体地，利用降噪掩模金字塔的每层与对应的拉普拉斯金字塔的该层相乘即可得到该层降噪后的拉普拉斯金字塔，每层都进行降噪处理后，即可得到降噪后的拉普拉斯金字塔。
步骤s4，利用降噪后的拉普拉斯金字塔进行金字塔重构，得到降噪后的动态图像。
具体地，利用前面介绍的金字塔重构方法对降噪后的拉普拉斯金字塔进行重构，从而获取到降噪处理后的动态图像。
本发明实施例提供的基于标准差金字塔的动态图像降噪方法，通过引入标准差金字塔作为金字塔降噪强度的参考，对不同层的噪声进行抑制，使得在利用金字塔多分辨率全局增强算法对细节进行增强时，可以对噪声进行抑制，从而提高动态图像信噪比。
下面具体介绍本发明提供的一种基于标准差金字塔的动态图像降噪装置，如图4所示，包括：
分解模块1，用于利用金字塔多分辨率全局增强算法对待处理的动态图像进行金字塔分解，得到n层的高斯金字塔和n层的拉普拉斯金字塔；
具体地，由于噪声一般分布在拉普拉斯金字塔前两层，将待处理的动态图像分解两次得到三层金字塔就可以满足降噪要求，所以，本发明实施例对动态图像进行金字塔分解时，分解为三层，即n取值为3。
标准差金字塔生成模块2，用于对所述高斯金字塔的每层计算邻域标准差，得到n层的标准差金字塔；
具体地，标准差金字塔每层里的每个像素点对应的像素值为对应高斯金字塔该像素点的预置邻域内所有像素的标准差，其中，本发明实施例中的预置邻域为3×3或5×5；对所述高斯金字塔的每层计算出邻域标准差之后，由计算出的每层合起来即为得到的标准差金字塔；另外，根据所述标准差金字塔生成降噪掩模金字塔的过程为对所述标准差金字塔进行归一化处理的过程。
具体地，生成标准差金字塔的公式为：
其中，stdpyr为标准差金字塔，l为金字塔层，(r,c)为以(r,c)为中心的邻域内的所有坐标，r为行坐标，c为列坐标，std2表示求邻域范围像素值的标准差，gausspyr为高斯金字塔，stdpyr[l](r,c)为标准差金字塔的第l层的坐标为(r,c)的像素点的标准差，std2(gausspyr[l](r,c))为第l层的以(r,c)为中心的邻域内的所有坐标(r,c)的标准差，std2(gausspyr[l])为第l层图像的标准差。
具体地，本发明实施例中，l取0、1和2，即金字塔第0层、第1层和第2层，由于噪声一般分布在拉普拉斯前2层，即分布在第0层和第1层，所以，本发明实施例提供的的降噪过程对拉普拉斯金字塔的最后1层即第2层不操作。
降噪掩模金字塔生成模块3，用于根据所述标准差金字塔生成降噪掩模金字塔；
具体地，生成降噪掩模金字塔的公式为：
而其中，
curvecoeff＝2*log(9)，
其中，dnsmaskpyr为降噪掩模金字塔，l为金字塔层，curvecoeff为曲线系数，dnsparam[l]为预置的第l层的降噪强度，stdpyr[l]为第l层的标准差金字塔，dnsparam为预置的第0层的降噪强度，dnslevels为降噪层数。
具体地，降噪强度是随着层数的增加而减弱的，所以，根据预置的第0层的降噪强度计算出的第1层、第2层的降噪强度应该呈依次递减形式。在本发明实施例中，dnslevels取值为2。
降噪处理模块4，用于利用生成的降噪掩模金字塔对n层的所述拉普拉斯金字塔进行降噪处理，得到降噪后的拉普拉斯金字塔；
对拉普拉斯金字塔进行降噪处理的公式为：
dnslaplacepyr＝dnsmaskpyr*laplacepyr，
其中，dnslaplacepyr为降噪拉普拉斯金字塔，dnsmaskpyr为降噪掩模金字塔，laplacepyr为拉普拉斯金字塔。
具体地，利用上述拉普拉斯金字塔降噪处理的公式对拉普拉斯金字塔的每层进行降噪处理，从而得到降噪后的拉普拉斯金字塔；更具体地，利用降噪掩模金字塔的每层与对应的拉普拉斯金字塔的该层相乘即可得到该层降噪后的拉普拉斯金字塔，每层都进行降噪处理后，即可得到降噪后的拉普拉斯金字塔。
重构模块5，用于利用降噪后的拉普拉斯金字塔进行金字塔重构，得到降噪后的动态图像。
本发明实施例提供的基于标准差金字塔的动态图像降噪装置，通过引入标准差金字塔作为金字塔降噪强度的参考，对不同层的噪声进行抑制，使得在利用金字塔多分辨率全局增强算法对细节进行增强时，可以对噪声进行抑制，从而提高动态图像信噪比。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。