醫(yī)學(xué)圖像增強(qiáng)方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種醫(yī)學(xué)圖像增強(qiáng)方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 醫(yī)學(xué)影像是指為了醫(yī)療或醫(yī)學(xué)研究，對(duì)人體或人體某部分，以非侵入方式取得內(nèi) 部組織影像的技術(shù)與處理過程。醫(yī)學(xué)影像包含醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(medical imaging system)和 醫(yī)學(xué)圖像處理(medical image processing)。醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)是指圖像形成的過程，包括對(duì) 成像機(jī)理、成像設(shè)備、成像系統(tǒng)分析等問題的研究。醫(yī)學(xué)圖像處理是指對(duì)已經(jīng)獲得的圖像作 進(jìn)一步的處理，其目的是或者是使原來不夠清晰的圖像復(fù)原，或者是為了突出圖像中的某 些特征信息，或者是對(duì)圖像做模式分類等等。
[0003] 在許多醫(yī)療設(shè)備，例如計(jì)算機(jī)斷層掃描(Computed Tomography，CT)設(shè)備、磁共振 (Magnetic Resonance，MR)設(shè)備和X光設(shè)備中獲得的醫(yī)學(xué)圖像都需要進(jìn)一步處理以改善圖 像顯示效果。舉例來說，目前的CT圖像為了改善對(duì)一些細(xì)小組織，如肺部小血管、小結(jié)節(jié)，以 及骨小梁等的顯示效果，往往需要進(jìn)行圖像增強(qiáng)處理。
[0004] 常見的圖像增強(qiáng)手段是進(jìn)行圖像銳化，即通過一個(gè)邊緣銳化算子做濾波處理，讓 這細(xì)小結(jié)構(gòu)的邊界更加突出，從而改善圖像的對(duì)比度。
[0005] 具體來說，假設(shè)銳化算子是如下表1的3x3矩陣：
[0006] 表 1
[0007]
[0008]
[0009]待銳化圖像是如下表2的4x4矩陣：
[0010]表2
[0011]
[0012] 當(dāng)前要計(jì)算圖像的第3行第2列的像素的銳化結(jié)果，計(jì)算方式為：
[0013] B32'=A11*B21+A12*B22+A13*B23+A21*B31+A22*B32+A23*B33+A31*B41+A32*B42 +A33祁43。
[0014]也就是說，把算子中心A22與圖像的第3行第2列的像素 B32對(duì)齊，各個(gè)對(duì)應(yīng)元素的 乘積加和。將算子中心分別對(duì)應(yīng)到圖像的各個(gè)像素，即可依此方式計(jì)算得到銳化后圖像的 每個(gè)像素值。
[0015] 圖1A示出原始醫(yī)學(xué)圖像，圖1B示出經(jīng)過邊緣銳化處理的醫(yī)學(xué)圖像。這種方法實(shí)現(xiàn) 簡(jiǎn)單，并且計(jì)算量很小，因而被廣泛使用?，F(xiàn)有的圖像銳化方法中使用固定的銳化算子，已 經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種方法只能在少數(shù)重建條件下達(dá)到較好的銳化效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種醫(yī)學(xué)圖像增強(qiáng)方法和裝置，以便在更多的重 建條件下都能達(dá)到滿足需要的增強(qiáng)效果。
[0017] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種醫(yī)學(xué)圖像增強(qiáng)方法，包括以下步驟:接收 對(duì)觀察部位的選擇;根據(jù)該觀察部位的特征從多個(gè)不同的濾波算子中選擇銳化所使用的濾 波算子;以及使用所選擇的濾波算子計(jì)算得到銳化圖像。
[0018] 可選地，多個(gè)不同的濾波算子具有不同的尺寸和/或形狀。
[0019] 可選地，根據(jù)該觀察部位的特征從多個(gè)不同的濾波算子中選擇銳化所使用的濾波 算子的步驟包括:根據(jù)選擇的觀察部位確定目標(biāo)組織物理寬度;根據(jù)該目標(biāo)組織物理寬度、 圖像的重建視野和圖像矩陣尺寸得到目標(biāo)組織像素寬度；以及根據(jù)該目標(biāo)組織像素寬度決 定濾波算子的尺寸。
[0020] 可選地，根據(jù)該目標(biāo)組織物理寬度、圖像的重建視野和圖像矩陣尺寸得到目標(biāo)組 織像素寬度的步驟包括:根據(jù)圖像的重建視野和圖像矩陣尺寸計(jì)算得到單個(gè)像素寬度;根 據(jù)該單個(gè)像素寬度和該目標(biāo)組織物理寬度計(jì)算得到該目標(biāo)組織像素寬度。
[0021] 可選地，根據(jù)該觀察部位的特征從多個(gè)不同的濾波算子中選擇銳化所使用的濾波 算子的步驟包括:依據(jù)目標(biāo)組織與周圍組織的密度對(duì)比，從多個(gè)預(yù)先獲得的濾波算子中選 擇濾波算子。
[0022] 可選地，上述方法還包括:接收對(duì)銳化等級(jí)的選擇，并且還根據(jù)銳化等級(jí)計(jì)算得到 銳化圖像。
[0023] 可選地，該醫(yī)學(xué)圖像為CT圖像、磁共振圖像或者X光圖像。
[0024] 本發(fā)明還提出一種醫(yī)學(xué)圖像增強(qiáng)裝置，包括:顯示單元，用于呈現(xiàn)人體部位以及呈 現(xiàn)銳化圖像;輸入單元，用于接收對(duì)人體部位中的觀察部位的選擇；以及處理單元，用于根 據(jù)該觀察部位的特征從多個(gè)不同的濾波算子中選擇銳化所使用的濾波算子，且使用所選擇 的濾波算子計(jì)算得到銳化圖像。
[0025]可選地，多個(gè)不同的濾波算子具有不同的尺寸和/或形狀。
[0026] 可選地，該處理單元根據(jù)選擇的觀察部位確定目標(biāo)組織物理寬度，根據(jù)該目標(biāo)組 織物理寬度、圖像的重建視野和圖像矩陣尺寸得到目標(biāo)組織像素寬度，且根據(jù)該目標(biāo)組織 像素寬度決定濾波算子的尺寸。
[0027]可選地，該處理單元圖像的重建視野和圖像矩陣尺寸計(jì)算得到單個(gè)像素寬度，且 根據(jù)該單個(gè)像素寬度和該目標(biāo)組織物理寬度計(jì)算得到該目標(biāo)組織像素寬度。
[0028] 可選地，該處理單元依據(jù)目標(biāo)組織與周圍組織的密度對(duì)比，從多個(gè)預(yù)先獲得的濾 波算子中選擇濾波算子。
[0029] 可選地，根據(jù)該觀察部位的特征從多個(gè)不同的濾波算子中選擇銳化所使用的濾波 算子的步驟包括:依據(jù)目標(biāo)組織與周圍組織的密度對(duì)比，從多個(gè)預(yù)先獲得的濾波算子中選 擇濾波算子。
[0030] 可選地，該輸入單元接收對(duì)銳化等級(jí)的選擇，并且該處理單元還根據(jù)銳化等級(jí)計(jì) 算得到銳化圖像。
[0031] 本發(fā)明還提出一種醫(yī)學(xué)圖像增強(qiáng)裝置，包括:用于接收對(duì)觀察部位的選擇的模塊； 用于根據(jù)該觀察部位的特征從多個(gè)不同的濾波算子中選擇銳化所使用的濾波算子的模塊； 以及用于使用所選擇的濾波算子計(jì)算得到銳化圖像的模塊。
[0032] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以依據(jù)觀察目標(biāo)選取和調(diào)整濾波算子的尺寸和形狀， 從而在不同的重建條件下都能達(dá)到較為理想的增強(qiáng)效果。
【附圖說明】
[0033]圖1A示出原始醫(yī)學(xué)圖像。
[0034]圖1B示出經(jīng)過邊緣銳化處理的醫(yī)學(xué)圖像。
[0035] 圖2示出本發(fā)明一實(shí)施例的醫(yī)學(xué)圖像增強(qiáng)方法的流程圖。
[0036] 圖3示出本發(fā)明另一實(shí)施例的醫(yī)學(xué)圖像增強(qiáng)方法的流程圖。
[0037] 圖4示出本發(fā)明一實(shí)施例的醫(yī)學(xué)圖像增強(qiáng)裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具 體實(shí)施方式作詳細(xì)說明。
[0039] 在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以 采用其它不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限 制。
[0040] 本發(fā)明的實(shí)施例描述醫(yī)學(xué)圖像增強(qiáng)方法和裝置，它使用邊緣銳化算子來進(jìn)行圖像 銳化。在人體中，各種小結(jié)構(gòu)的尺寸以及與周圍組織的密度差異各不相同；并且隨著重建視 野和圖像矩陣大小的變化，同一組織在不同圖像中所占的像素?cái)?shù)目也可能有很大差異。根 據(jù)不同觀察部位動(dòng)態(tài)地調(diào)整算子以在不同的重建條件下都能達(dá)到較為理想的增強(qiáng)效果。
[0041] 圖2示出本發(fā)明一實(shí)施例的醫(yī)學(xué)圖像增強(qiáng)方法的流程圖。參考圖2所示，本實(shí)施例 的醫(yī)學(xué)圖像增強(qiáng)方法例如在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行，且包括以下步驟：
[0042]在步驟201，接收對(duì)觀察部位的選擇。
[0043]例如，計(jì)算機(jī)可以通過顯示屏向操作者呈現(xiàn)感興趣的人體部位的影像。操作者可 以通過鼠標(biāo)、鍵盤或者觸摸板等輸入設(shè)備在人體部位上選擇觀察部位。計(jì)算機(jī)通過輸入設(shè) 備接收對(duì)觀察部位的選擇。
[0044]在步驟202,根據(jù)該觀察部位的特征從多個(gè)不同的濾波算子中選擇銳化所使用的 濾波算子。
[0045] 觀察部位的特征可包括觀察部位的類型和尺寸。類型例如是肺、內(nèi)耳、盆腔這樣的 器官或組織。尺寸例如是目標(biāo)的長(zhǎng)度、寬度、厚度、半徑等參數(shù)。
[0046] 多個(gè)不同的濾波算子可以預(yù)先儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)中，供本步驟選取。這些不同的濾波 算子例如可具有不同的形狀。這些不同的濾波算子還可具有不同的尺寸。有關(guān)形狀和尺寸 的選擇將在后文展開描述。
[0047]在步驟203,使用所選擇的濾波算子計(jì)算得到銳化圖像。
[0048] 在選定了濾波算子后，可按照常規(guī)的方式及時(shí)得到銳化圖像。
[0049] 濾波算子尺寸的選取主要考慮的是需要銳化的目標(biāo)組織的寬度在圖像上占據(jù)的 像素?cái)?shù)。具體來說，可以根據(jù)選擇的觀察部位確定目標(biāo)組織物理寬度(單位以mm表示），然后 根據(jù)該目標(biāo)組織物理寬度、圖像的重建視野和圖像矩陣尺寸得到目標(biāo)組織像素寬度;最后 根據(jù)目標(biāo)組織像素寬度決定濾波算子的尺寸。在計(jì)算目標(biāo)組織像素寬度時(shí)，可以根據(jù)圖像 的重建視野和圖像矩陣尺寸計(jì)算得到單個(gè)像素寬度，然后根據(jù)單個(gè)像素寬度和目標(biāo)組織物 理寬度計(jì)算得到目標(biāo)組織像素寬度。計(jì)算公式如下：
[0050] 目標(biāo)組織像素寬度=目標(biāo)組織物理寬度/單個(gè)像素寬度
[0051 ] 舉例而言，對(duì)于物理寬度約為2mm的肺部血管，如果重建視野為350mm，圖像矩陣為 512*512,則圖像像素寬度為350/512 = 0.68mm。血管寬度在圖像上約為3個(gè)像素，此時(shí)使用 尺寸為3*3的濾波算子可以達(dá)到最優(yōu)的銳化效果；如果圖像矩陣增大至1024*1024,則此時(shí) 圖像上的血管寬度約為6個(gè)像素，此時(shí)使用3*3的濾波算子銳化效果較差，需要使用尺寸為 5*5的濾波算子。具體實(shí)施中，可制作兩個(gè)查找表:下表3給出不同觀察部位對(duì)應(yīng)的典型目標(biāo) 組織寬度(單位為下表4給出不同目標(biāo)組織寬度(單位為像素)對(duì)應(yīng)的算子尺寸。
[0052] 表3:不同觀察部位對(duì)應(yīng)的典型目標(biāo)組織寬度
[0053]
[0054]表4:不同目標(biāo)組織寬度對(duì)應(yīng)的算子尺寸
[0055]
'[0056]~在確定了濾波算子的尺寸后，可以依據(jù)目組織與周圍組織的密度對(duì)比選擇基本1 濾波算子的形狀，即選擇濾波算子矩陣中每一位置的數(shù)值。該數(shù)值代表參與卷積操作時(shí)，當(dāng) 前像素與周圍像素的加權(quán)權(quán)重。例如肺內(nèi)血管與周圍組織的密度對(duì)比近似于水-空氣對(duì)比， 一般骨骼與周圍組織的密度對(duì)比接近于骨-水對(duì)