[發明專利]提高光學相干層析術成像質量的方法

無效

• 申請號: 200710057515.5
• 申請日: 2007-06-01
• 公開（公告）號: CN101057777A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發明（設計）人: 劉亦珩;梁艷梅;母國光
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;G06T5/40
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司
• 代理人: 侯力

技術領域

本發明涉及一種提高光學相干層析術成像質量的新方法，特別是基于圖像的直方圖匹配來增強圖像對比度的方法，屬于圖像處理技術領域。

背景技術

光學相干層析(Optical?Coherence?Tomography，簡稱OCT)技術是光學層析術的最新發展，是繼超聲波、X-CT、MRI技術之后的一種全新的高精度醫療影像手段。

由于OCT技術利用背向散射信息來獲取物質內部的斷層信息，不進行處理的OCT圖像，其樣品內部的信息相對表面來講往往很弱，而且對于不同類型的樣品其圖像灰度級的變化相差很大。尤其對于高散射介質來說，由于人眼對低灰度的信息分辨能力比較低，難于區分灰度值比較接近的不同灰度級的變化，因而不能分辨采集的圖像中表示樣品內部的細節變化。提高OCT成像對比度，改善成像質量常用的方法有對數變換和直方圖均衡化。這兩種方法的共同優點是不需要設置參數，程序可以自動完成對圖像的處理，而且計算復雜度比較低。但是對數變換和直方圖均衡化的方法對圖像對比度的變換效果會受到原始圖像灰度級分布的影響。只有當原始圖像的灰度級在一定范圍之內時，變換后的圖像才能達到比較理想的效果，而要保證原始圖像的灰度級分布在某一特定范圍內是非常困難的。對于多功能的OCT系統來說，由于不同樣品的內部結構不同，采用沒有參數可調的對數變換和直方圖均衡化方法不能使得不同樣品的OCT原始圖像均實現理想的圖像增強。

發明內容

本發明的目的是解決現有光學相干層析圖像的處理方法受原始圖像灰度級分布的影響的問題。提供一種對不同樣品的OCT原始圖像均適用的改善成像質量的方法。

本發明提出一種可調參數的圖像增強方法，能夠克服現有技術不能通過調節參數來提高輸出圖像質量的弱點。該方法可根據采集的不同樣品圖像，自動選擇不同函數及其參數來實現圖像增強，克服了人為調節參數的主觀影響和處理過程的不連續性。

本發明提供的提高光學相干層析術成像質量的方法，按如下步驟實現：

(1)計算光學相干層析系統采集的原始圖像的歸一化直方圖；

(2)采用擬作為概率密度函數的各函數對原始圖像的歸一化直方圖進行最小二乘擬合：

(3)選擇殘差平方和最小的函數及其參數作為最佳的擬合函數；

(4)通過改變所選擇函數的參數實現函數的展寬；

(5)用展寬后的函數對光學相干層析原始圖像做直方圖匹配；

(6)最后獲得對比度增強并適合人眼觀察的光學相干層析輸出圖像。

其中，可以選作概率密度函數的函數具有以下特征：該函數隨自變量增加而減小或有唯一極大峰值，并且當自變量趨于無窮大時該函數的值趨于0。

可以選作概率密度函數的函數有：底數大于1的負指數函數、高斯函數、厄蘭函數。

本發明的優點和積極效果：

本發明提供了一種新的提高OCT成像質量的圖像處理方法。該方法由程序計算OCT系統采集的OCT原始圖像的歸一化直方圖，并通過選擇特定形式的函數作為輸入圖像灰度級的概率密度函數來擬合歸一化直方圖以確定最佳形式的概率密度函數，再用直方圖匹配的方法，根據確定的函數及其參數，自適應地實現OCT的圖像增強，獲得質量較高的OCT圖像。本發明方法可以根據不同掃描樣品的特征自動選擇合適的函數及其參數進行直方圖匹配處理，實現對樣品的最佳成像，克服了現有技術中主觀設定參數的缺點，而且不會造成信息的丟失。

附圖說明：

圖1是OCT系統掃描橘子瓣截面的原始圖像(圖像尺寸為3mm×1.5mm)；

圖2是圖1的歸一化直方圖；

圖3是圖1對數變換后的圖像；

圖4是圖1直方圖均衡化后的圖像；

圖5是用最小二乘法擬合圖2確定的厄蘭函數曲線；

圖6是圖1經過本發明算法(用厄蘭函數擬合得到)變換后的圖像；

圖7是圖6的歸一化直方圖；

圖8是OCT系統掃描人手指皮膚截面的原始圖像(圖像尺寸為1.8mm×1.5mm)；

圖9是圖8的歸一化直方圖；

圖10是圖8對數變換后的圖像；

圖11是圖8直方圖均衡化后的圖像；

圖12是用最小二乘法擬合圖9確定的厄蘭函數曲線；

圖13是圖8經過本發明算法(用厄蘭函數擬合得到)變換后的圖像；

圖14是圖13的歸一化直方圖。

具體實施方式：