[發明專利]一種基于多尺度分析模型的動態X射線圖像實時增強方法

有效

• 申請號: 201310288265.1
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN104281997A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 李勁生;谷宇
• 申請（專利權）人: 南京普愛射線影像設備有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于醫療器械技術領域。

背景技術

目前，在X射線機正在逐步的數字化，X射線機數字化之后一般會產生高分辨率高動態范圍的單色醫學圖像，高動態范圍醫學圖像的每個像素一般由10到16位2進制數據表示，這種圖像如果直接在相對低動態范圍的顯示器上顯示往往顯示效果較差，故需要對圖像進行各種處理，以凸顯圖像中更有價值的部分，即圖像增強處理；根據對人類視覺系統的分析發現人類感知事物是分層次實現的，多尺度分析模型應運而生，該模型通過將圖像細節按照尺度劃分成若干個頻率子帶，對各個子帶圖像進行處理，再將各個子帶圖像合成得到增強處理后的圖像，該算法已通過臨床驗證有較好的處理效果，但處理時運算量極大，不利于圖像處理的實時完成，圖像處理目前大多采用基于FPGA運算或基于CPU運算的圖像處理方法，其中FPGA運算速度快可以實現實時處理，但欠缺靈活性且能實現的算法較為簡單，能處理的圖像分辨率也相對固定，采用CPU運算的圖像處理方法相對靈活，可以在運行時設置各種參數，但速度較慢一般不能對高分辨率圖像進行實時處理，故需要設計一種方法可以相對靈活的對高分辨率高動態范圍圖像進行實時增強處理。

發明內容

本發明目的在于設計一種方法對高分辨率高動態范圍單色圖像進行實時增強處理，本發明利用常見的個人電腦實現所有功能，所有處理實時完成且處理效果通過實際臨床驗證效果良好。

本發明采取的技術方案是：該方法包括：圖像預處理、圖像分解、圖像增強、圖像合成、圖像后處理，其特征在于：通過對圖像進行多尺度分解，將圖像信號分解成若干個頻率子帶，通過對各個子帶圖像進行增強處理，實現降低噪聲、增強邊緣細節、均衡對比度及壓縮動態范圍，改善X射線圖像質量，該方法采用GPU并行運算技術進行圖像處理。

本發明的有益效果是：成本低廉，除需要帶有GPU運算能力的電腦，無需專用的圖像處理硬件即可完成復雜的圖像處理算法；且該方法具備很好的實時性與靈活性，可以對采集到的圖像作實時處理，運行時調整算法參數較為方便。

附圖說明

圖1圖像處理流程圖。

圖2圖像分解流程圖。

圖3圖像合成流程圖。

具體實施方式

本發明采取的技術方案是：

首先，將采集到的高分辨率高動態范圍圖像在載入到GPU顯存內，進行圖像預處理，以降低噪聲及調整圖像動態范圍。

處理后的圖像如圖2所示進行圖像分解，分解算法采用拉普拉斯金字塔圖像分解法，得到圖像在各種尺度上的子帶圖像，分解原理：對圖像進行低通濾波得到低頻分量，繼而求取圖像中剩余的高頻分量完成一層圖像分解，再對分離出的低頻分量在減采樣后繼續進行前述分解，直到達到特定的條件為止，由此得到各個尺度上的由低頻分量組成的高斯金字塔和由高頻分量組成的拉普拉斯金字塔。

其次，對分解后的圖像金字塔各層按照設置的處理參數進行處理，以降低噪聲、增強細節及壓縮動態范圍等，這種處理會根據不同的圖像內容有所差異。

再次，對處理后的子帶圖像按照如圖3所示的方法進行合成，得到增強處理后的圖像；合成原理：將高斯金字塔尺寸最小的層進行增采樣，然后與上一層處理后的拉普拉斯金字塔層相加得到的圖像作為上一層的高斯金字塔層，再對各層圖像依次進行同樣的處理，將高斯金字塔的最高一層結果輸出作為增強處理后的圖像。

最后，根據不同的圖像內容對前一步所得圖像進行適當的后處理后將圖像輸出用于顯示。

其優點是：成本低廉，除需要帶有GPU運算能力的電腦，無需專用的圖像處理硬件即可完成復雜的圖像處理算法；且該方法具備很好的實時性與靈活性，可以對采集到的圖像作實時處理，運行時調整算法參數較為方便。