X射线图像降噪的方法、系统及装置与流程

本发明涉及x射线图像处理领域，特别是涉及一种x射线图像降噪的方法、系统及装置。

背景技术：

对于x射线成像系统，其x射线是阴极电子经高压电场加速后高速轰击阳极金属靶而产生的，其产生是一个随机过程，存在量子噪声；在x射线穿透物质时，与物质会发生康普顿散射和瑞利散射，存在散射噪声；在数据采集与处理过程中，放大器、模数转换器等会产生一定的噪声，且电阻、电容等电子元件由于工艺、半导体特性等也会产生电子噪声；此外，外界环境由于震动、电磁干扰等也会产生一定的噪声；这些噪声会淹没图像中的细节信息，降低图像信噪比，影响图像质量。

对现有的图像降噪算法，普遍存在计算时间长、图像细节容易糊化等问题，使其既不满足安检系统的实时上图，也不能满足安检图像的丝分辨需求。其次，x射线图像灰度级为0～65535，其高灰度区域噪声会大于低灰度区域信号值，对于现有的图像降噪算法，极易对低灰度图像信息产生严重糊化，影响图像的穿透性能。

因此，希望能够解决如何对x射线图像进行降噪，如何使x射线图像质量提高的问题。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种x射线图像降噪的方法、系统及装置，用于解决现有技术中如何对x射线图像进行降噪，如何使x射线图像质量提高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种x射线图像降噪的方法，包括以下步骤：获取x射线的图像帧序列，所述图像帧序列包括当前图像帧、当前图像帧的前n个图像帧和后n个图像帧；对所述图像帧序列中的每个图像帧进行灰度划分，并针对不同的灰度等级进行对应的线性变换；对线性变换后的所述图像帧进行归一化处理；对归一化后的所述图像帧进行边缘扩增；对边缘扩增后的所述当前图像帧进行当前图像帧的降噪处理；对降噪处理后的当前图像帧进行反归一化处理；对反归一化处理后的当前图像帧进行反线性变换处理。

于本发明的一实施例中，还包括采用经反线性变换处理的当前图像帧，所述处理后当前图像帧仅用于后续显示上图，不参与后一图像帧的图像降噪。

于本发明的一实施例中，依次将所述图像帧序列中的每一图像帧处理为一行数据，以得到2n+1行数据；对归一化后的所述图像帧进行边缘扩增包括：对所述2n+1行数据左右边缘均扩增d列，所述左侧扩增的d列与原所述2n+1行数据的1至d列对称相同；所述右侧扩增的d列与原所述2n+1行数据的2n+2-d至2n+1列对称相同。

于本发明的一实施例中，所述降噪处理包括以下步骤：依次将所述图像帧序列中的每一图像帧处理为一行数据，以得到2n+1行数据；获取所述当前图像帧数据中每个像素上下左右各d个像素，生成以该像素点为中心的(2d+1)*(2d+1)的第一矩阵；将所述矩阵的每个像素的像素值减去中心像素的像素值，得到第二矩阵；生成与所述第二矩阵尺寸大小相同、方差为σ的高斯矩阵；基于所述高斯矩阵和第二矩阵，利用双边滤波计算所述2n+1行数据中的每个像素降噪后的数值。

于本发明的一实施例中，对所述图像帧序列中的每个图像帧进行灰度划分，并针对不同的灰度等级进行对应的线性变换包括：对所述图像帧序列中的每个图像帧的数据进行高灰度和低灰度划分，对高灰度数据进行对比度压缩，对低灰度的数据进行对比度拉伸。

于本发明的一实施例中，所述对线性变换后的所述图像帧进行归一化处理包括：将所述图像帧的数据除以m，m为所述图像帧的数据的最大值。

于本发明的一实施例中，在获取图像帧序列前还包括采集本底校正模板、增益校正模板、坏点校正模板；基于所述本底校正模板、增益校正模板、坏点校正模板对采集数据进行本底校正、增益校正、坏点校正。

为实现上述目的，本发明还提供一种x射线图像降噪的系统，包括：获取模块、线性模块、归一模块、扩增模块、降噪模块、反归一模块和反线性模块；所述获取模块用于获取图像帧序列；所述图像帧序列包括当前图像帧、当前图像帧的前n个图像帧和后n个图像帧；所述线性模块用于对所述图像帧序列中的每个图像帧进行灰度划分，并针对不同的灰度等级进行对应的线性变换；所述归一模块用于对线性变换后的所述图像帧进行归一化处理；所述扩增模块用于对归一化后的所述图像帧进行边缘扩增；所述降噪模块用于对边缘扩增后的所述当前图像帧进行当前图像帧的降噪处理；所述反归一模块用于对降噪处理后的当前图像帧进行反归一化处理；所述反线性模块用于对反归一化处理后的当前图像帧进行反线性变换处理。

为实现上述目的，本发明还提供一种x射线图像降噪的装置，包括：处理器和存储器；所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器与所述存储器相连，用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述x射线图像降噪的装置执行任一上述的x射线图像降噪的方法。

最后，本发明还提供一种x射线图像降噪的系统，上述的x射线图像降噪的装置、阵列探测器和安检传输装置；所述安检传输装置用于传输待探测的物品；所述阵列探测器用于探测所述安检传输装置传输的待探测的物品并得到图像；所述x射线图像降噪的装置用于接收所述阵列探测器探测得到的图像。

如上所述，本发明的一种x射线图像降噪的方法、系统及装置，具有以下有益效果：能够对对x射线图像进行降噪，使x射线图像质量提高；通过不同灰度范围的划分，对不同灰度范围的区域使用不同程度的降噪，以避免局部降噪过量，造成模糊；对所述图像帧进行边缘扩增，使边缘区域数据能够被降噪处理；对2n+1行数据进行降噪处理基于高斯矩阵和第二矩阵以及双边滤波使图像最大程度的保持丝分辨特性不被模糊。

附图说明

图1显示为本发明的x射线图像降噪的方法于一实施例中的流程图；

图2显示为本发明的x射线图像降噪的系统于一实施例中的结构示意图；

图3显示为本发明的x射线图像降噪的装置于一实施例中的结构示意图；

图4显示为本发明的x射线图像降噪的系统于一实施例中的结构示意图。

元件标号说明

21获取模块

22线性模块

23归一模块

24扩增模块

25降噪模块

26反归一模块

27反线性模块

31处理器

32存储器

41安检传输装置

42阵列探测器

43x射线图像降噪的装置

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明的x射线图像降噪的方法、系统及装置，能够对对x射线图像进行降噪，使x射线图像质量提高。

如图1所示，于一实施例中，本发明的x射线图像降噪的方法，包括以下步骤：

步骤s11、获取x射线的图像帧序列，所述图像帧序列包括当前图像帧、当前图像帧的前n个图像帧和后n个图像帧。

于本发明一实施例中，获取x射线的图像帧序列，所述图像帧序列包括当前图像帧、当前图像帧的前n个图像帧和后n个图像帧，共计2n+1个图像帧。

于本发明一实施例中，所述n为大于等于3的正整数，可以通过调整n的的大小来权衡上图时间与降噪效果。

于本发明一实施例中，所获取的每一图像帧即为一帧图像数据。

步骤s12、对所述图像帧序列中的每个图像帧进行灰度划分，并针对不同的灰度等级进行对应的线性变换。

于本发明一实施例中，对所述图像帧序列中的每个图像帧进行灰度划分，并针对不同的灰度等级进行对应的线性变换包括：对所述图像帧序列中的每个图像帧的数据进行高灰度和低灰度划分，对高灰度数据进行对比度压缩，对低灰度的数据进行对比度拉伸。通过不同灰度范围的划分，对不同灰度范围的区域使用不同程度的降噪，以避免局部降噪过量，造成模糊。

步骤s13、对线性变换后的所述图像帧进行归一化处理。

于本发明一实施例中，所述对线性变换后的所述图像帧进行归一化处理包括：将所述图像帧的数据除以m，m为所述图像帧的数据的最大值。以便于设置降噪系数，对图像进行降噪处理。

步骤s14、对归一化后的所述图像帧进行边缘扩增。

于本发明一实施例中，依次将所述图像帧序列中的每一图像帧处理为一行数据，以得到2n+1行数据；对归一化后的所述图像帧进行边缘扩增包括：对所述2n+1行数据左右边缘均扩增d列，所述左侧扩增的d列与原所述2n+1行数据的1至d列对称相同；所述右侧扩增的d列与原所述2n+1行数据的2n+2-d至2n+1列对称相同。对所述图像帧进行边缘扩增，使边缘区域数据能够被降噪处理。

步骤s15、对边缘扩增后的所述当前图像帧进行当前图像帧的降噪处理。

于本发明一实施例中，依次将所述图像帧序列中的每一图像帧处理为一行数据，以得到2n+1行数据；获取所述当前图像帧数据中每个像素上下左右各d个像素，生成以该像素点为中心的(2d+1)*(2d+1)的第一矩阵；将所述矩阵的每个像素的像素值减去中心像素的像素值，得到第二矩阵；生成与所述第二矩阵尺寸大小相同、方差为σ的高斯矩阵；基于所述高斯矩阵和第二矩阵，利用双边滤波计算所述2n+1行数据中的每个像素降噪后的数值。

步骤s16、对降噪处理后的当前图像帧进行反归一化处理。

于本发明一实施例中，对降噪处理后的当前图像帧进行反归一化处理包括：将所述图像帧的数据乘以m，m为所述图像帧的数据的最大值。

步骤s17、对反归一化处理后的当前图像帧进行反线性变换处理。

于本发明一实施例中，根据之前的对所述图像帧序列中的每个图像帧进行灰度划分，以及针对不同的灰度等级进行对应的线性变换的进行反线性变换处理。具体地，对高灰度数据进行对比度拉伸，对低灰度的数据进行对比度压缩。所述高灰度数据进行对比度拉伸的比例与之前对所述高灰度数据进行对比度压缩比例相同，例如之前对所述高灰度数据进行对比度压缩成原来的三分之一，则现在对所述压缩后的高灰度数据进行3倍对比度拉伸；所述对低灰度数据进行对比度压缩比例与之前对所述低灰度的数据进行对比度拉伸比例相同，例如之前对所述低灰度数据进行对比度拉伸为原来的3倍，则现在对拉伸后的低灰度数据进行对比度压缩，压缩为所述拉伸后的低灰度数据对比度的三分之一。做到对图像帧数据对比度的复原，恢复原始图像帧的对比度。

于本发明一实施例中，还包括采用经反线性变换处理的当前图像帧，所述处理后当前图像帧仅用于后续显示上图，不参与后一图像帧的图像降噪。后一图像帧的处理，加入新缓存入的一行后，使用原始的未经处理的2n+1行数据。具体地，缓存加入新一图像帧，具体地用原当前图像帧、原当前图像帧的前n-1帧以及原当前图像帧的后n+1帧进行对原当前图像帧的后一图像帧进行降噪处理。

于本发明一实施例中，在获取图像帧序列前还包括采集本底校正模板、增益校正模板、坏点校正模板；基于所述本底校正模板、增益校正模板、坏点校正模板对采集数据进行本底校正、增益校正、坏点校正。

如图2所示，于一实施例中，本发明的x射线图像降噪的系统，包括：获取模块21、线性模块22、归一模块23、扩增模块24、降噪模块25、反归一模块26和反线性模块27。

所述获取模块21用于获取图像帧序列；所述图像帧序列包括当前图像帧、当前图像帧的前n个图像帧和后n个图像帧。

于本发明一实施例中，获取x射线的图像帧序列，所述图像帧序列包括当前图像帧、当前图像帧的前n个图像帧和后n个图像帧，共计2n+1个图像帧。

于本发明一实施例中，所述n为大于等于3的正整数，可以通过调整n的的大小来权衡上图时间与降噪效果。

于本发明一实施例中，所获取的每一图像帧即为一帧图像数据。

所述线性模块22用于对所述图像帧序列中的每个图像帧进行灰度划分，并针对不同的灰度等级进行对应的线性变换。

于本发明一实施例中，对所述图像帧序列中的每个图像帧进行灰度划分，并针对不同的灰度等级进行对应的线性变换包括：对所述图像帧序列中的每个图像帧的数据进行高灰度和低灰度划分，对高灰度数据进行对比度压缩，对低灰度的数据进行对比度拉伸。通过不同灰度范围的划分，对不同灰度范围的区域使用不同程度的降噪，以避免局部降噪过量，造成模糊。

所述归一模块23用于对线性变换后的所述图像帧进行归一化处理。

于本发明一实施例中，所述对线性变换后的所述图像帧进行归一化处理包括：将所述图像帧的数据除以m，m为所述图像帧的数据的最大值。以便于设置降噪系数，对图像进行降噪处理。

所述扩增模块24用于对归一化后的所述图像帧进行边缘扩增。

于本发明一实施例中，依次将所述图像帧序列中的每一图像帧处理为一行数据，以得到2n+1行数据；对归一化后的所述图像帧进行边缘扩增包括：对所述2n+1行数据左右边缘均扩增d列，所述左侧扩增的d列与原所述2n+1行数据的1至d列对称相同；所述右侧扩增的d列与原所述2n+1行数据的2n+2-d至2n+1列对称相同。对所述图像帧进行边缘扩增，使边缘区域数据能够被降噪处理。

所述降噪模块25用于对边缘扩增后的所述当前图像帧进行当前图像帧的降噪处理。

于本发明一实施例中，依次将所述图像帧序列中的每一图像帧处理为一行数据，以得到2n+1行数据；获取所述当前图像帧数据中每个像素上下左右各d个像素，生成以该像素点为中心的(2d+1)*(2d+1)的第一矩阵；将所述矩阵的每个像素的像素值减去中心像素的像素值，得到第二矩阵；生成与所述第二矩阵尺寸大小相同、方差为σ的高斯矩阵；基于所述高斯矩阵和第二矩阵，利用双边滤波计算所述2n+1行数据中的每个像素降噪后的数值。

所述反归一模块26用于对降噪处理后的当前图像帧进行反归一化处理。

于本发明一实施例中，对降噪处理后的当前图像帧进行反归一化处理包括：将所述图像帧的数据乘以m，m为所述图像帧的数据的最大值。

所述反线性模块27用于对反归一化处理后的当前图像帧进行反线性变换处理。

于本发明一实施例中，根据之前的对所述图像帧序列中的每个图像帧进行灰度划分，以及针对不同的灰度等级进行对应的线性变换的进行反线性变换处理。具体地，对高灰度数据进行对比度拉伸，对低灰度的数据进行对比度压缩。所述高灰度数据进行对比度拉伸的比例与之前对所述高灰度数据进行对比度压缩比例相同，例如之前对所述高灰度数据进行对比度压缩成原来的三分之一，则现在对所述压缩后的高灰度数据进行3倍对比度拉伸；所述对低灰度数据进行对比度压缩比例与之前对所述低灰度的数据进行对比度拉伸比例相同，例如之前对所述低灰度数据进行对比度拉伸为原来的3倍，则现在对拉伸后的低灰度数据进行对比度压缩，压缩为所述拉伸后的低灰度数据对比度的三分之一。做到对图像帧数据对比度的复原，恢复原始图像帧的对比度。

于本发明一实施例中，采用经反线性变换处理的当前图像帧，所述处理后当前图像帧仅用于后续显示上图，不参与后一图像帧的图像降噪。后一图像帧的处理，加入新缓存入的一行后，使用原始的未经处理的2n+1行数据。具体地，缓存加入新一图像帧，具体地用原当前图像帧、原当前图像帧的前n-1帧以及原当前图像帧的后n+1帧进行对原当前图像帧的后一图像帧进行降噪处理。

于本发明一实施例中，在获取图像帧序列前还包括采集本底校正模板、增益校正模板、坏点校正模板；基于所述本底校正模板、增益校正模板、坏点校正模板对采集数据进行本底校正、增益校正、坏点校正。

需要说明的是，应理解以上系统的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如，x模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上x模块的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。

例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，简称asic)，或，一个或多个微处理器(digitalsingnalprocessor，简称dsp)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，简称接收装置)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称soc)的形式实现。

如图3所示，于一实施例中，本发明的x射线图像降噪的装置包括：处理器31和存储器32；所述存储器32用于存储计算机程序；所述处理器31与所述存储器32相连，用于执行所述存储器32存储的计算机程序，以使所述x射线图像降噪的装置执行任一所述的x射线图像降噪的方法。

具体地，所述存储器32包括：rom、ram、磁碟、u盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

优选地，所述处理器31可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)、网络处理器(networkprocessor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digitalsignalprocessor，简称dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，简称asic)、现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，简称接收装置)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

如图4所示，于一实施例中，本发明的x射线图像降噪的系统包括：x射线图像降噪的装置43、阵列探测器42和安检传输装置41；所述安检传输装置41用于传输待探测的物品；所述阵列探测器42用于探测所述安检传输装置传输的待探测的物品并得到图像；所述x射线图像降噪的装置43用于接收所述阵列探测器42探测得到的图像，并对所述图像进行降噪处理并进行展示。

综上所述，本发明x射线图像降噪的方法、系统及装置，能够对对x射线图像进行降噪，使x射线图像质量提高；通过不同灰度范围的划分，对不同灰度范围的区域使用不同程度的降噪，以避免局部降噪过量，造成模糊；对所述图像帧进行边缘扩增，使边缘区域数据能够被降噪处理；对2n+1行数据进行降噪处理基于高斯矩阵和第二矩阵以及双边滤波使图像最大程度的保持丝分辨特性不被模糊。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。