一種基于多尺度分析模型的動態(tài)x射線圖像實時增強方法
【專利摘要】一種基于多尺度分析模型的動態(tài)X射線圖像實時增強方法，屬于醫(yī)療器械【技術(shù)領(lǐng)域】。該方法包括：圖像預(yù)處理（1）、圖像分解（2）、圖像增強（3）、圖像合成（4）、圖像后處理（5），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(xiàn)降低噪聲、增強邊緣細節(jié)、均衡對比度及壓縮動態(tài)范圍，改善X射線圖像質(zhì)量，該方法采用GPU并行運算技術(shù)進行圖像處理。其優(yōu)點是：采用GPU運算，方法更加經(jīng)濟，魯棒性好，可以實時完成圖像增強處理。
【專利說明】一種基于多尺度分析模型的動態(tài)X射線圖像實時增強方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)療器械【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在X射線機正在逐步的數(shù)字化，X射線機數(shù)字化之后一般會產(chǎn)生高分辨率高動態(tài)范圍的單色醫(yī)學(xué)圖像，高動態(tài)范圍醫(yī)學(xué)圖像的每個像素一般由10到16位2進制數(shù)據(jù)表示，這種圖像如果直接在相對低動態(tài)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(jù)對人類視覺系統(tǒng)的分析發(fā)現(xiàn)人類感知事物是分層次實現(xiàn)的，多尺度分析模型應(yīng)運而生，該模型通過將圖像細節(jié)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(xiàn)實時處理，但欠缺靈活性且能實現(xiàn)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(shè)置各種參數(shù)，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(shè)計一種方法可以相對靈活的對高分辨率高動態(tài)范圍圖像進行實時增強處理。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明目的在于設(shè)計一種方法對高分辨率高動態(tài)范圍單色圖像進行實時增強處理，本發(fā)明利用常見的個人電腦實現(xiàn)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。
[0004]本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:該方法包括:圖像預(yù)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(xiàn)降低噪聲、增強邊緣細節(jié)、均衡對比度及壓縮動態(tài)范圍，改善X射線圖像質(zhì)量，該方法采用GPU并行運算技術(shù)進行圖像處理。
[0005]本發(fā)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(fù)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(diào)整算法參數(shù)較為方便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]圖1圖像處理流程圖。
[0007]圖2圖像分解流程圖。
[0008]圖3圖像合成流程圖。
【具體實施方式】
[0009]本發(fā)明采取的技術(shù)方案是: 首先，將采集到的高分辨率高動態(tài)范圍圖像在載入到GPU顯存內(nèi)，進行圖像預(yù)處理，以降低噪聲及調(diào)整圖像動態(tài)范圍。
[0010]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(xù)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。
[0011]其次，對分解后的圖像金字塔各層按照設(shè)置的處理參數(shù)進行處理，以降低噪聲、增強細節(jié)及壓縮動態(tài)范圍等，這種處理會根據(jù)不同的圖像內(nèi)容有所差異。
[0012]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(jié)果輸出作為增強處理后的圖像。
[0013]最后，根據(jù)不同的圖像內(nèi)容對前一步所得圖像進行適當?shù)暮筇幚砗髮D像輸出用于顯示。
[0014]其優(yōu)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(fù)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(diào)整算法參數(shù)較為方便。
【權(quán)利要求】
1.一種基于多尺度分析模型的動態(tài)X射線圖像實時增強方法，該方法包括:圖像預(yù)處理(1)、圖像分解(2)、圖像增強(3)、圖像合成(4)、圖像后處理(5)，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(xiàn)降低噪聲、增強邊緣細節(jié)、均衡對比度及壓縮動態(tài)范圍，改善X射線圖像質(zhì)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多尺度分析模型的動態(tài)X射線圖像實時增強方法，采用GPU并行運算技術(shù)進行圖像處理。
【文檔編號】G06T5/00GK104281997SQ201310288265
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月10日
【發(fā)明者】李勁生, 谷宇 申請人:南京普愛射線影像設(shè)備有限公司