專(zhuān)利名稱(chēng)：圖像優(yōu)化曲線的生成方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像處理方法與裝置，尤其是涉及一種圖像優(yōu)化曲線的生成方法
與裝置。
背景技術(shù)：
數(shù)字X射線影像設(shè)備所獲得的原始圖像數(shù)據(jù)具有很寬的動(dòng)態(tài)變化范圍?，F(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn) 的X射線影像設(shè)備通常具有捕獲14比特?cái)?shù)據(jù)變化范圍的能力，全部顯示這些數(shù)據(jù)范圍所對(duì) 應(yīng)的組織信息，將會(huì)使得組織之間的對(duì)比度很低，給臨床應(yīng)用帶來(lái)困難。而另一方面，在實(shí)際診斷中，感興趣組織區(qū)域所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)范圍僅占全部數(shù)據(jù)變 化范圍的一部分。為了提高感興趣區(qū)域內(nèi)組織間的對(duì)比度，通過(guò)調(diào)節(jié)圖像顯示的窗寬窗位， 在滿(mǎn)足特定組織區(qū)域具有一定對(duì)比度的同時(shí)，又會(huì)使得其它組織區(qū)域變得不可見(jiàn)，從而降 低了所能同時(shí)顯示的組織信息的豐富性。為此，在提供可供醫(yī)生診斷的圖像之前，必須對(duì)圖 像進(jìn)行一系列的后處理，其中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)就是建立對(duì)圖像進(jìn)行變化的優(yōu)化曲線，該曲 線可影響圖像的全局顯示效果。經(jīng)過(guò)優(yōu)化曲線變換后的圖像，能夠提高特定組織區(qū)域的對(duì) 比度，同時(shí)也能顯示其它區(qū)域內(nèi)的信息。為了建立優(yōu)化曲線，需要對(duì)當(dāng)前圖像進(jìn)行分析，提取該圖像的一些特征值。目前已 有的X射線影像設(shè)備中的圖像分析過(guò)程復(fù)雜，分析結(jié)果的準(zhǔn)確性將影響圖像的顯示效果。 例如，按照一種現(xiàn)有技術(shù)，通過(guò)分析圖像感興趣區(qū)域的范圍及圖像的活動(dòng)直方圖，從而確定 該圖像的四個(gè)特征點(diǎn)，之后再運(yùn)用模型法，生成該圖像的優(yōu)化曲線。在另一種現(xiàn)有技術(shù)中， 通過(guò)給出一個(gè)S形曲線的通用表達(dá)式，從而生成一組具有不同對(duì)比度的曲線。但該曲線生 成方法并不能自適應(yīng)當(dāng)前圖像特征。因此，尋求一種簡(jiǎn)單而有效的圖像優(yōu)化曲線的生成方 法是十分必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種圖像優(yōu)化曲線的生成方 法與裝置。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。按照本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，提供一種生成自適應(yīng)圖像優(yōu)化曲線的方法，主要 包括確定步驟，根據(jù)不同組織部位和不同方位的圖像，按照實(shí)際要求確定基準(zhǔn)控制點(diǎn)的 橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)以及過(guò)該基準(zhǔn)控制點(diǎn)的曲線的基準(zhǔn)斜率；計(jì)算步驟，計(jì)算圖像中感興趣區(qū) 域內(nèi)像素的平均值，作為當(dāng)前圖像特征值；構(gòu)造步驟，利用基準(zhǔn)控制點(diǎn)坐標(biāo)和基準(zhǔn)斜率，構(gòu) 造S形基準(zhǔn)優(yōu)化曲線方程；以及生成步驟，將新控制點(diǎn)的坐標(biāo)和過(guò)新控制點(diǎn)的曲線的斜率 帶入S形基準(zhǔn)優(yōu)化曲線方程，計(jì)算出其中的參數(shù)以得到自適應(yīng)圖像優(yōu)化曲線；其中新控制 點(diǎn)的橫坐標(biāo)為所述圖像特征值乘以大于零的系數(shù)，新控制點(diǎn)的縱坐標(biāo)為基準(zhǔn)控制點(diǎn)的縱坐 標(biāo)，以及過(guò)新控制點(diǎn)的曲線的斜率為基準(zhǔn)斜率乘以基準(zhǔn)控制點(diǎn)的橫坐標(biāo)值與所述圖像特征 值的比值。按照本發(fā)明實(shí)施例的第二方面，提供一種生成自適應(yīng)圖像優(yōu)化曲線的裝置，主要包括確定模塊，根據(jù)不同組織部位和不同方位的圖像，按照實(shí)際要求確定基準(zhǔn)控制點(diǎn)的 橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)以及過(guò)該基準(zhǔn)控制點(diǎn)的曲線的基準(zhǔn)斜率；計(jì)算模塊，計(jì)算圖像中感興趣區(qū) 域內(nèi)像素的平均值，作為當(dāng)前圖像特征值；構(gòu)造模塊，利用基準(zhǔn)控制點(diǎn)坐標(biāo)和基準(zhǔn)斜率，構(gòu) 造S形基準(zhǔn)優(yōu)化曲線方程；以及生成模塊，將新控制點(diǎn)的坐標(biāo)和過(guò)新控制點(diǎn)的曲線的斜率 帶入S形基準(zhǔn)優(yōu)化曲線方程，計(jì)算出其中的參數(shù)以得到自適應(yīng)圖像優(yōu)化曲線；其中新控制 點(diǎn)的橫坐標(biāo)為所述圖像特征值乘以大于零的系數(shù)，新控制點(diǎn)的縱坐標(biāo)為基準(zhǔn)控制點(diǎn)的縱坐 標(biāo)，以及過(guò)新控制點(diǎn)的曲線的斜率為基準(zhǔn)斜率乘以基準(zhǔn)控制點(diǎn)的橫坐標(biāo)值與所述圖像特征 值的比值。按照本發(fā)明實(shí)施例的第三方面，提供一種圖像處理系統(tǒng)，主要包括按照本發(fā)明實(shí) 施例第二方面的生成自適應(yīng)圖像優(yōu)化曲線的裝置，以及優(yōu)化曲線應(yīng)用裝置，利用所述優(yōu)化 曲線對(duì)圖像實(shí)施變換。按照本發(fā)明生成的優(yōu)化曲線，不但可以自適應(yīng)圖像的不同特征，而且生成方法簡(jiǎn)
單，計(jì)算量小。下面將結(jié)合附圖并通過(guò)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1是按照本發(fā)明實(shí)施例的生成自適應(yīng)圖像優(yōu)化曲線的方法的流程圖；圖2是按照發(fā)明本實(shí)施例的基準(zhǔn)優(yōu)化曲線和自適應(yīng)當(dāng)前圖像的優(yōu)優(yōu)化曲線示意 圖；圖3是按照發(fā)明本實(shí)施例的優(yōu)化曲線尾端形狀改變后的形狀示意圖；圖4是按照本實(shí)施例的生成自適應(yīng)圖像優(yōu)化曲線的裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖5是包括按照本發(fā)明實(shí)施例的圖像分析及優(yōu)化曲線生成裝置的X線影像設(shè)備的 圖像后處理系統(tǒng)；圖6是另一種包括按照本發(fā)明實(shí)施例的圖像分析及優(yōu)化曲線生成裝置的X線影像 設(shè)備的圖像后處理系統(tǒng)；圖7是采用多頻處理方法對(duì)圖像進(jìn)行增強(qiáng)、降噪與均衡的框圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，是按照本實(shí)施例的生成自適應(yīng)圖像優(yōu)化曲線的方法的流程圖，主 要包括確定步驟100、計(jì)算步驟102、構(gòu)造步驟104和生成步驟106，另外，還可選地包括 調(diào)整步驟108。其中在確定步驟100中，根據(jù)不同組織部位和不同方位的圖像，按照實(shí) 際要求確定基準(zhǔn)控制點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)以及過(guò)該基準(zhǔn)控制點(diǎn)的曲線的基準(zhǔn)斜率；其中 橫坐標(biāo)可以取值為大量相同部位體位圖像中感興趣區(qū)域內(nèi)的平均像素值；其中該縱坐
標(biāo)的取值依賴(lài)于基準(zhǔn)優(yōu)化曲線輸出的最大值Imax及最小值Imin，通常取值為^L|^L到
7max^min +(Imax—4JX0.3之間)；其中基準(zhǔn)斜率的通常取值范圍為0 2.0之間(但并不
局限于此范圍)，常用的取值為1. 0或1. 5。在計(jì)算步驟102中，計(jì)算圖像中感興趣區(qū)域內(nèi)像 素的平均值，作為當(dāng)前圖像特征值。在構(gòu)造步驟104中，利用基準(zhǔn)控制點(diǎn)坐標(biāo)和基準(zhǔn)斜率， 構(gòu)造S形基準(zhǔn)優(yōu)化曲線方程。在生成步驟106中，將新控制點(diǎn)的坐標(biāo)和過(guò)新控制點(diǎn)的曲線的斜率帶入S形基準(zhǔn)優(yōu)化曲線方程，計(jì)算出其中的參數(shù)以得到自適應(yīng)圖像優(yōu)化曲線。在調(diào) 整步驟108中，調(diào)整優(yōu)化曲線兩端的形狀，以改變圖像動(dòng)態(tài)范圍兩端的對(duì)比度。下面對(duì)按照 本實(shí)施例的方法中的步驟進(jìn)行具體說(shuō)明。首先需要對(duì)圖像中感興趣區(qū)域進(jìn)行分割，提取感興趣區(qū)域的特征。依所照射的組 織部位不同，感興趣區(qū)域可以為肺葉等特定的區(qū)域，也可以為所照射部位的整個(gè)組織區(qū)域。 感興趣區(qū)域的特征的定義及計(jì)算，依優(yōu)化曲線的生成方法不同也各異。本實(shí)施例將感興趣 區(qū)域內(nèi)像素值位于一定范圍內(nèi)的部分像素點(diǎn)的平均像素值，作為感興趣區(qū)域的特征值。經(jīng) 過(guò)上述圖像分割及分析之后，利用所計(jì)算出的特征值，再進(jìn)一步生成適合當(dāng)前圖像的優(yōu)化 曲線。為了方便起見(jiàn)，在生成當(dāng)前圖像的優(yōu)化曲線之前，針對(duì)具有相同照射部位及方位的一 類(lèi)圖像，本實(shí)施例事先構(gòu)造出一個(gè)基準(zhǔn)優(yōu)化曲線。此基準(zhǔn)優(yōu)化曲線的形狀取決于曲線所經(jīng) 過(guò)的基準(zhǔn)控制點(diǎn)的位置，及曲線在此位置上的基準(zhǔn)斜率，該曲線的通用函數(shù)描述為
權(quán)利要求
一種生成自適應(yīng)圖像優(yōu)化曲線的方法，其特征在于，包括確定步驟，根據(jù)不同組織部位和不同方位的圖像，按照實(shí)際要求確定基準(zhǔn)控制點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)以及過(guò)該基準(zhǔn)控制點(diǎn)的曲線的基準(zhǔn)斜率；計(jì)算步驟，計(jì)算圖像中感興趣區(qū)域內(nèi)像素的平均值，作為當(dāng)前圖像特征值；構(gòu)造步驟，利用基準(zhǔn)控制點(diǎn)坐標(biāo)和基準(zhǔn)斜率，構(gòu)造S形基準(zhǔn)優(yōu)化曲線方程；以及生成步驟，將新控制點(diǎn)的坐標(biāo)和過(guò)新控制點(diǎn)的曲線的斜率帶入S形基準(zhǔn)優(yōu)化曲線方程，計(jì)算出其中的參數(shù)以得到自適應(yīng)圖像優(yōu)化曲線；其中新控制點(diǎn)的橫坐標(biāo)為所述圖像特征值乘以大于零的系數(shù)，新控制點(diǎn)的縱坐標(biāo)為基準(zhǔn)控制點(diǎn)的縱坐標(biāo)，以及過(guò)新控制點(diǎn)的曲線的斜率為基準(zhǔn)斜率乘以基準(zhǔn)控制點(diǎn)的橫坐標(biāo)值與所述圖像特征值的比值。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括調(diào)整步驟，用于調(diào)整優(yōu)化曲線兩端的形狀，以改變圖像動(dòng)態(tài)范圍兩端的對(duì)比度。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在圖像多尺度分解過(guò)程中提取所述圖像 特征值，其中將感興趣區(qū)域內(nèi)消除了噪聲影響的全部或部分像素點(diǎn)的平均像素值作為所述 圖像特征值。
4.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述實(shí)際要求包括對(duì)亮度和對(duì)比度的要求。
5.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述S形基準(zhǔn)優(yōu)化曲線方程為τ — J ι ^max ^min out ~ 1Xmn 1 +；其中I為曲線的自變量，對(duì)應(yīng)圖像的輸入像素值，I。ut對(duì)應(yīng)圖像的輸出像素值，Imax和 Imin分別為I。ut所能取的最大及最小值，β和Itl為兩個(gè)依賴(lài)于當(dāng)前控制點(diǎn)位置坐標(biāo)及斜率 的參數(shù)，C為任意大于1的實(shí)數(shù)。
6.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述S形基準(zhǔn)優(yōu)化曲線方程為I -I .τ 一 τ ι max mmout — min l + r-e'1'1 ’其中I為曲線的自變量，對(duì)應(yīng)圖像的輸入像素值，I。ut對(duì)應(yīng)圖像的輸出像素值，Imax和 Ifflin分別為I。ut所能取的最大及最小值，r和t為兩個(gè)依賴(lài)于當(dāng)前控制點(diǎn)位置坐標(biāo)及斜率的 參數(shù)。
7.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述S形基準(zhǔn)優(yōu)化曲線方程為f -<sin(p—)max- 2 一其中I為曲線的自變量，對(duì)應(yīng)圖像的輸入像素值，I。ut對(duì)應(yīng)圖像的輸出像素值，Imax和 Imin分別為I。ut所能取的最大及最小值，P和q為依賴(lài)于當(dāng)前控制點(diǎn)位置及斜率的兩個(gè)參數(shù)， P和q的變化范圍為O到1之間。
8.—種生成自適應(yīng)圖像優(yōu)化曲線的裝置，其特征在于，包括確定模塊，根據(jù)不同組織部位和不同方位的圖像，按照實(shí)際要求確定基準(zhǔn)控制點(diǎn)的橫 坐標(biāo)和縱坐標(biāo)以及過(guò)該基準(zhǔn)控制點(diǎn)的曲線的基準(zhǔn)斜率；計(jì)算模塊，計(jì)算圖像中感興趣區(qū)域內(nèi)像素的平均值，作為當(dāng)前圖像特征值；構(gòu)造模塊，利用基準(zhǔn)控制點(diǎn)坐標(biāo)和基準(zhǔn)斜率，構(gòu)造S形基準(zhǔn)優(yōu)化曲線方程；以及生成模塊，將新控制點(diǎn)的坐標(biāo)和過(guò)新控制點(diǎn)的曲線的斜率帶入S形基準(zhǔn)優(yōu)化曲線方 程，計(jì)算出其中的參數(shù)以得到自適應(yīng)圖像優(yōu)化曲線；其中新控制點(diǎn)的橫坐標(biāo)為所述圖像特征值乘以大于零的系數(shù)，新控制點(diǎn)的縱坐標(biāo)為基 準(zhǔn)控制點(diǎn)的縱坐標(biāo)，以及過(guò)新控制點(diǎn)的曲線的斜率為基準(zhǔn)斜率乘以基準(zhǔn)控制點(diǎn)的橫坐標(biāo)值 與所述圖像特征值的比值。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，還包括調(diào)整模塊，用于調(diào)整優(yōu)化曲線兩端的形狀，以改變圖像動(dòng)態(tài)范圍兩端的對(duì)比度。
10.如權(quán)利要求8或9所述的裝置，其特征在于，所述實(shí)際要求包括對(duì)亮度和對(duì)比度的 要求。
11.一種圖像處理系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的生成自適應(yīng)圖像優(yōu)化曲線的裝置，用于根據(jù)當(dāng)前圖像 的特性，生成適合當(dāng)前圖像的優(yōu)化曲線；以及優(yōu)化曲線應(yīng)用裝置，利用所述優(yōu)化曲線對(duì)圖像實(shí)施變換。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括顯示裝置，用于對(duì)經(jīng)過(guò)變換后的圖像進(jìn)行顯示補(bǔ)償，然后輸出到打印機(jī)或顯示器。
13.如權(quán)利要求11或12所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括圖像增強(qiáng)、降噪與均衡裝置，用于對(duì)圖像實(shí)施變換前增強(qiáng)圖像的局部細(xì)節(jié)并抑制因細(xì) 節(jié)增強(qiáng)而放大了的噪聲，同時(shí)壓縮圖像的動(dòng)態(tài)范圍以及平衡細(xì)節(jié)之間的對(duì)比度。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種生成自適應(yīng)圖像優(yōu)化曲線的方法與裝置、以及包括該裝置的圖像處理系統(tǒng)。所述方法主要包括確定步驟，根據(jù)不同組織部位和不同方位的圖像，按照實(shí)際要求確定基準(zhǔn)控制點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)以及過(guò)該基準(zhǔn)控制點(diǎn)的曲線的基準(zhǔn)斜率；計(jì)算步驟，計(jì)算圖像中感興趣區(qū)域內(nèi)像素的平均值，作為當(dāng)前圖像特征值；構(gòu)造步驟，利用基準(zhǔn)控制點(diǎn)坐標(biāo)和基準(zhǔn)斜率，構(gòu)造S形基準(zhǔn)優(yōu)化曲線方程；以及生成步驟，將新控制點(diǎn)的坐標(biāo)和過(guò)新控制點(diǎn)的曲線的斜率帶入S形基準(zhǔn)優(yōu)化曲線方程，計(jì)算出其中的參數(shù)以得到自適應(yīng)圖像優(yōu)化曲線。按照本發(fā)明生成的優(yōu)化曲線，不但可以自適應(yīng)圖像的不同特征，而且生成方法簡(jiǎn)單，計(jì)算量小。
文檔編號(hào)G06F7/00GK101937328SQ200910108518
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2009年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月1日
發(fā)明者孫文武 申請(qǐng)人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司