[發明專利]一種基于CT圖像邊緣的有理插值縮放方法

在審

• 申請號: 201710531415.5
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107330860A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 高珊珊;遲靜;蘭婷婷;王珊;孟凡麗
• 申請（專利權）人: 山東財經大學
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T7/00;G06T7/13;G06T7/136
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 黃海麗

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，尤其涉及基于CT圖像邊緣特征的有理插值縮放方法。

背景技術

圖像縮放是圖像處理的基本問題，并在實際中得到了廣泛應用，如在醫學、航天以及視頻應用等系統中便常常用到圖像放大，其主要目的是使得到的新圖像更好地反映原場景的形狀、尤其是細節信息。特別地，在醫療診斷中，醫生對臨床疾病診斷重要輔助診斷手段-CT圖像的觀察，往往需要放大操作，以便適用于細節，尤其是病灶的觀察，從而提高醫生對疾病診斷的準確性。

圖像放大的本質是根據已知的低分辨率原始圖像像素點的灰度值產生未知高分辨率像素點的灰度值。事實上，圖像數據可看成是從一個原表面上采樣得到的，因此圖像放大問題可變為由圖像數據反向重建原表面，并進行重采樣的問題。目前有很多構造圖像曲面的方法，其中多項式函數由于其形式簡單、計算容易等優點，成為圖像放大中最常用的方法之一，如早期的雙線性插值(Bilinear Interpolatio)、雙三次樣條插值(Bicubic Spline Interpolation)，以及之后改進的連續的數學模型如基于Bézier曲面的插值、基于B樣條曲面的插值等。這些方法最大的優勢是它們相對簡單，但同時也容易產生比較明顯的馬賽克，模糊以及鋸齒狀現象。尤其是對邊緣明顯的圖像，一般得不到理想的結果。

圖像邊緣信息是影響視覺效果的關鍵因素，也是圖像匹配、識別等圖像處理中的關鍵因素。為使插值后圖像的邊緣保持良好的清晰度，一些研究人員提出了基于邊緣的插值方法。這些方法往往以原始圖像的邊緣作為條件進行插值用以放大圖像，如可根據相關性最小準則確定物體的邊界，然后根據邊界像素調整其周圍像素點所占插值的權重。這些方法可以改進圖像的主觀質量，改善視覺效果。但邊緣算法常常會將一些假邊緣判定為邊緣，從而造成錯誤，視覺效果比較差。

在醫學輔助診斷中，醫生除了應用其專業知識進行目測等常規操作外，還需要對對圖像進行縮放、旋轉等操作，從不同角度觀察圖像，甚至精確估計病灶的位置和大小。除了醫學硬件設備和輻射劑量限制等硬缺陷，CT圖像病變組織和正常組織的邊緣本身還存在比較模糊的特點，如果采用上述各方法進行插值放大，放大后的圖像很可能無法正確顯示病變組織和正常組織之間的關系。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題，提供基于邊緣信息的CT圖像的有理插值縮放方法，通過邊緣檢測算法獲得邊界曲線以及關鍵像素，放大時獲得邊界像素的擬合曲線，重采樣獲得新邊界，以保持視覺上邊界的銳化度。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于CT圖像邊緣的有理插值縮放方法，包括

步驟一，通過邊緣檢測算法獲取圖像單像素邊界；

步驟二，獲得邊界像素的擬合曲線，重采樣獲得放大后的新邊界；

步驟三，根據不同情況對非邊界像素進行重采樣。

所述步驟一中，利用自適應閾值的Canny算子獲得單像素邊界。

所述步驟二中，獲得邊界像素擬合曲線的方法包括，求解各邊界像素點在u向和v向上的導數，選擇相鄰兩邊界像素P_i,j，P_s,t進行三次Hermite插值，位置插值曲線記為L(t)，像素插值曲線記為P(t)，其中t為插值點的參數，分別用來確定像素位置及像素值。

三次Hermite插值形式為：

L(t)＝F₀(t)L_i，j+F₁(t)L_s，t+G₀(t)L′_i，j+G₁(t)L′_s，t t∈[0，1] (1)

P(t)＝F₀(t)P_i，j+F₁(t)P_s，t+G₀(t)P′_i，j+G₁(t)P′_s，t t∈[0，1] (2)

其中：

F₀(t)＝2t³-3t²+1,F₁(t)＝-2t³+3t²