X光機(jī)、x光圖像中靜態(tài)濾線柵偽影的去除方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，特別是一種X光圖像中靜態(tài)濾線柵偽影的去除方法及 裝置，還設(shè)計(jì)一種X光機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在計(jì)算機(jī)X射線成像中，X射線穿透物體時(shí)，部分X射線會(huì)改變方向成為散射線，這 些散射線會(huì)嚴(yán)重影響成像質(zhì)量，因此通常使用鉛條排列而成的濾線柵來吸收這些散射線。
[0003] 濾線柵有靜態(tài)濾線柵和動(dòng)態(tài)濾線柵。使用靜態(tài)濾線柵時(shí)會(huì)在圖像留下鉛條的偽 影，從整幅圖像上來看便是排列緊密而規(guī)則的明暗條紋。如果使用動(dòng)態(tài)濾線柵則可以消除 這種現(xiàn)象，但是會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜度，同時(shí)在同等條件下需要加大射線強(qiáng)度，讓病人吸收更 多的射線，不利于病人健康。因此可考慮應(yīng)用圖像處理的方法消除圖像中的靜態(tài)濾線柵偽 影，即從圖像后處理的角度解決靜態(tài)濾線柵偽影問題。
[0004] 靜態(tài)濾線柵偽影在圖像中是規(guī)則分布的、有明顯周期性的信號(hào)，在頻域中表現(xiàn)為 僅集中在特定的頻段。目前的濾柵線偽影去除方法大致可以分為兩類：1、頻域?yàn)V波法，主要 思想為在頻域分析濾線柵偽影的信息，根據(jù)分析結(jié)果設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的濾波器進(jìn)行濾波。2、小波 域置零法，主要思想為對(duì)原圖進(jìn)行二維小波分解，分解到一定層以后把含有柵線的成分置 零，再逐層反變換得到恢復(fù)的原圖。
[0005] 但上述現(xiàn)有的頻域?yàn)V波法和小波域置零法都會(huì)造成有用信息的丟失，而小波域置 零法由于置零是直接截?cái)啵€會(huì)產(chǎn)生不可避免的振鈴效應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明一方面提出了一種X光圖像中靜態(tài)濾線柵偽影的去除方法，另 一方面提出了一種X光圖像中靜態(tài)濾線柵偽影的去除裝置，用以去除靜態(tài)濾柵線偽影，并 最大限度地保護(hù)有用信息。本發(fā)明還提出了一種X光機(jī)。
[0007] 本發(fā)明提出的一種X光圖像中靜態(tài)濾線柵偽影的去除方法，包括：
[0008] A、根據(jù)靜態(tài)濾線柵的柵線間隔和采樣頻率fs確定圖像中柵線的預(yù)估頻率 f- -1- estimate，
[0009] B、對(duì)含柵線偽影的圖像I進(jìn)行二維小波分解，得到四個(gè)小波分量：水平方向和堅(jiān) 直方向均是低頻的LL分量Ai、堅(jiān)直方向高頻和水平方向低頻的HL分量私、水平方向高頻和 堅(jiān)直方向低頻的LH分量Vi和水平方向和堅(jiān)直方向均是高頻的HH分量Di;其中，i= 1，為 小波分解的層數(shù)；所述水平方向?qū)?yīng)柵線偽影的方向；
[0010] C、根據(jù)所述柵線的預(yù)估頻率fest_te，判斷柵線偽影信號(hào)是位于LL分量~上還是 位于HL分量印上，并將LL分量~和HL分量私中含有柵線偽影信號(hào)的分量記為含柵線分 量Gi;
[0011] D、計(jì)算在所述含柵線分量&中，柵線偽影信號(hào)是否為主要信號(hào)，如果是，則執(zhí)行步 驟F;否則，執(zhí)行步驟E;
[0012] E、對(duì)所述含柵線分量&進(jìn)行二維小波分解，并令i=i+1，得到四個(gè)小波分量：水 平方向和堅(jiān)直方向均是低頻的LL分量Ai、堅(jiān)直方向高頻和水平方向低頻的HL分量私、水平 方向高頻和堅(jiān)直方向低頻的LH分量％和水平方向和堅(jiān)直方向均是高頻的HH分量Di;并返 回執(zhí)行步驟C;
[0013]F、設(shè)計(jì)一濾波器對(duì)所述含柵線分量&進(jìn)行濾波，得到去除柵線的分量所述濾 波器的頻譜函數(shù)二階連續(xù)，有且僅有一個(gè)拐點(diǎn)，且所述濾波器對(duì)應(yīng)的時(shí)域函數(shù)同樣二階連 續(xù)，有且僅有一個(gè)拐點(diǎn)；
[0014]G、將所述去除柵線的分量61'和其它保留的小波分量逐層進(jìn)行小波反變換，得到 恢復(fù)的去除柵線偽影的圖像I'。
[0015] 在一個(gè)實(shí)施方式中，所述步驟A包括：
[0016] 根據(jù)靜態(tài)濾線柵的柵線間隔確定柵線的理論頻率fg，根據(jù)圖像的像素分辨率計(jì)算 得到采樣頻率fs ;
[0017] 判斷所述采樣頻率fs是否滿足奈奎斯特采樣率，使得fs > 2fg，如果是，則確定柵 線的預(yù)估頻率=f。；否則，根據(jù)如下表達(dá)式確定柵線的預(yù)估頻率：
[0018]
[0019] 其中，k,和k,為整數(shù)，且k,、k,分別滿足下列不等式：
[0020]
[0021] 在一個(gè)實(shí)施方式中，所述步驟C包括：
[0022] 根據(jù)所述采樣頻率fs計(jì)算頻率分辨率f' =fs/N，則在頻域中所述柵線的預(yù)估頻 率對(duì)應(yīng)的位置；；其中N為采樣點(diǎn)數(shù)；
[0023] 判斷所述柵線的預(yù)估頻率
festiniate對(duì)應(yīng)的位置Np與N/2的大小，如果Np <N/2,則 確定柵線偽影信號(hào)位于LL分量~上，& = & ;如果Np彡N/2,則確定柵線偽影信號(hào)位于HL 分量嘸上，Gi=嘸。
[0024] 在一個(gè)實(shí)施方式中，所述步驟D包括：
[0025] 從含柵線分量Gi的灰度共生矩陣中計(jì)算圖像水平方向的相關(guān)值hCor和堅(jiān)直方向 的相關(guān)值dCor;
[0026] 計(jì)算所述水平方向的相關(guān)值hCor和堅(jiān)直方向的相關(guān)值dCor的差值絕對(duì)值= hCor-dCor| ；
[0027] 如果所述差值絕對(duì)值D_大于第一設(shè)定閾值，且圖像堅(jiān)直方向?qū)Ρ榷却笥诘诙O(shè) 定閾值，則確定在所述含柵線分量&中柵線偽影信號(hào)為主要信號(hào)。
[0028] 在一個(gè)實(shí)施方式中，所述步驟F中的濾波器為一高斯帶阻濾波器，所述高斯帶阻 濾波器滿足如下表達(dá)式：
[0029]
[0030] 其中，μ&=f'gu，f'gu為柵線的實(shí)際頻率，其取值為含柵線分量&的第u列 向量G1U的頻域中預(yù)估柵線頻率fMtiniatJ付近小區(qū)域內(nèi)的波峰位置的值；σ為G1U頻域中以f'gu為中心，以波峰寬度的N倍為長度的區(qū)間的標(biāo)準(zhǔn)差，N彡2;u=l，"·，Μ為含柵線分 量&的列數(shù)。
[0031] 本發(fā)明提出的一種X光圖像中靜態(tài)濾線柵偽影的去除裝置，包括：一預(yù)估頻率確 定模塊、一第一小波變換模塊、一含柵分量確定模塊、一主要信號(hào)判斷模塊、一第二小波變 換模塊、一濾波處理模塊和一小波反變換模塊；其中，
[0032] 所述預(yù)估頻率確定模塊用于根據(jù)靜態(tài)濾線柵的柵線間隔和采樣頻率fs確定柵線 的預(yù)估頻率festiniate
[0033] 所述第一小波變換模塊用于對(duì)含柵線偽影的圖像I進(jìn)行二維小波分解，得到四個(gè) 小波分量：水平方向和堅(jiān)直方向均是低頻的LL分量Ai、堅(jiān)直方向高頻和水平方向低頻的HL 分量私、水平方向高頻和堅(jiān)直方向低頻的LH分量Vi和水平方向和堅(jiān)直方向均是高頻的HH 分量Di;并將所述LL分量~和HL分量私提供給所述含柵分量確定模塊；其中，i= 1 ;所 述水平方向?qū)?yīng)柵線偽影的方向；
[0034] 所述含柵分量確定模塊用于根據(jù)所述柵線的預(yù)估頻率f；stiniata，判斷柵線偽影信號(hào) 是位于LL分量~上還是位于HL分量私上，并將LL分量~和HL分量私中含有柵線偽影 信號(hào)的分量記為含柵線分量G1;并將所述含柵線分量&提供給所述主要信號(hào)判斷模塊； [0035] 所述主要信號(hào)判斷模塊用于計(jì)算在所述含柵線分量&中，柵線偽影信號(hào)是否為主 要信號(hào)，如果是，則將所述含柵線分量&提供給所述濾波處理模塊；否則，將所述含柵線分 量&提供給所述第二小波變換模塊；
[0036] 所述第二小波變換模塊用于對(duì)所述含柵線分量&進(jìn)行二維小波分解，并令i= i+1，得到四個(gè)小波分量：水平方向和堅(jiān)直方向均是低頻的LL分量4、堅(jiān)直方向高頻和水平 方向低頻的HL分量私、水平方向高頻和堅(jiān)直方向低頻的LH分量Vi和水平方向和堅(jiān)直方向 均是高頻的HH分量Di;并將所述LL分量~和HL分量私提供給所述含柵分量確定模塊；
[0037] 所述濾波處理模塊用于利用一濾波器對(duì)所述含柵線分量&進(jìn)行濾波，得到去除柵 線的分量&' ；并將所述去除柵線的分量&'提供給所述小波反變換模塊；所述濾波器的頻 譜函數(shù)二階連續(xù)，有且僅有一個(gè)拐點(diǎn)，且所述濾波器對(duì)應(yīng)的時(shí)域函數(shù)同樣二階連續(xù)，有且僅 有一個(gè)拐點(diǎn)；
[0038] 所述小波反變換模塊用于將所述去除柵線的分量G/和其它保留的小波分量逐層 進(jìn)行小波反變換，得到恢復(fù)的去除柵線偽影的圖像I'。
[0039] 在一個(gè)實(shí)施方式中，所述預(yù)估頻率確定模塊根據(jù)靜態(tài)濾線柵的柵線間隔確定柵線 的理論頻率fg，根據(jù)圖像的像素分辨率計(jì)算得到采樣頻率fs ;判斷所