一種抑制數字化x線胸片圖像中骨骼陰影的方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于圖像處理領域，尤其涉及一種抑制數字化X線胸片圖像中骨骼陰影的 方法及系統。
【背景技術】
[0002] X線胸部平片(簡稱胸片)是檢測肺結節和診斷肺部疾病的基本影像手段。然而，常 規胸片中解剖結構互相重疊，部分肺內小結節和病變組織可能由于肋骨和鎖骨的遮擋而漏 診。對于一些胸片的計算機輔助診斷軟件，檢測被肋骨和鎖骨的遮擋的結節也存在困難。抑 制胸片中的骨骼影像，可解決解剖結構影像重疊的問題，增強X線胸片的可視性，方便醫生 進行影像判讀診斷和計算機輔助診斷軟件進行處理。
[0003] 雙能減影(Dual Energy Subtraction，DES)技術可用于解決這一問題。雙能減影 技術是用高、低兩種不同能量的X線攝取兩幅圖像，利用組織對不同能量X線衰減系數不同 的現象，對其進行加權減影處理，可將不同衰減系數的組織分開，生成軟組織像和骨像。然 而，相對常規胸片的攝片方式，DES技術需要在普通X線DR或CR設備上配備額外的設備和軟 件才能使用，并會使病人接受的輻射劑量有所增加，在生成的軟組織像和骨像還可能存在 嚴重的運動偽影。雖然DES具有重要的臨床應用價值，但尚未在臨床檢查和普查中普及應 用。
【發明內容】
[0004] 本發明所要解決的技術問題在于提供一種抑制數字化X線胸片圖像中骨骼陰影的 方法及系統，旨在解決現有技術需要在雙能減影技術下才能實現胸片圖像的陰影抑制，因 此造成病人接收輻射劑量增加的問題。
[0005] 本發明是這樣實現的，一種抑制數字化X線胸片圖像中骨骼陰影的方法，步驟包 括：
[0006] 步驟A，接收輸入的胸片圖像，確認胸片圖像中的各骨骼區域中心線；
[0007] 步驟B，根據所述骨骼區域中心線進行骨骼灰度剖面線采樣并記錄采樣點坐標，由 采樣的骨骼灰度剖面線得到骨骼灰度剖面圖像；
[0008] 步驟C，根據所述采樣點坐標和所述骨骼灰度剖面圖像得到骨骼陰影圖像，然后根 據所述胸片圖像和所述骨骼陰影圖像得到骨骼陰影抑制圖像。
[0009] 進一步地，步驟A具體包括：
[0010] 步驟A11，接收輸入的胸片圖像；以I表示輸入的胸片圖像，以（X，y)表示輸入的胸 片圖像中各像素點的坐標；
[0011] 步驟A12，根據輸入的胸片圖像確認單條骨骼；
[0012] 步驟A13,根據單條骨骼中的骨骼陰影，輸入骨骼區域中心線。
[0013] 進一步地，步驟A具體包括：
[0014] 步驟A21，接收輸入的胸片圖像；以I表示輸入的胸片圖像，以（x，y)表示輸入的胸 片圖像中各像素點的坐標；
[0015] 步驟A22,根據輸入的胸片圖像確認單條骨骼；
[0016] 步驟A23,根據單條骨骼中的骨骼陰影確定對應的骨骼輪廓；以C表示輸入的骨骼 輪廓，則〇={&：1，7〇4 = 1，2，...，11}，其中11為骨豁輪廓上像素點的數目；
[0017] 步驟A24,由骨骼輪廓構建二值圖像，通過數學形態學提取骨架操作對所述二值圖 像提取骨架，然后將提取的骨架上的分叉進行去除，得到初始中心線；
[0018] 步驟A25,對所述初始中心線使用高斯核進行一維卷積，得到平滑處理后的骨骼區 域中心線。
[0019]進一步地，步驟B具體包括：
[0020] 步驟B1，沿所述骨骼區域中心線進行等間距采樣；以L表示骨骼區域中心線上的采 樣點集合，m為骨骼區域中心線上采樣點的數目，則L={( Xj，yj)，j = l，2，...，m};
[0021] 步驟B2,以骨骼區域中心線上的每一采樣點為中心，沿該點的法線方向在所述胸 片圖像上進行等間距采樣，并記錄每一法線方向上的采樣點坐標，然后對每一法線方向上 的每一采樣點通過插值計算出灰度值，以法線方向上采樣點集合對應的灰度值構成骨骼灰 度剖面線；
[0022] 步驟B3,設骨骼區域中心線上的每一采樣點對應的骨骼灰度剖面線為原始向量， 對原始向量進行平滑處理后得到平滑向量，將所有平滑向量按照該采樣點的大小順序進行 排列，得到平滑的骨骼灰度剖面圖像；
[0023] 設骨骼區域中心線L上中j個點對應的骨骼灰度剖面線為原始向量&，對原始向量 &進行平滑處理后得到平滑向量&，其中，平滑向量&通過最小化能量函數進行求取，即：
[0024]
λ為平滑系數，能量所%)通 過最小二乘法快速優化，求解得到平滑向量&，將所有平滑向量1〇=人2,.,，，所丨按標號_]_ 的大小順序進行排列，得到平滑的骨骼灰度剖面圖像，以G表示骨骼灰度剖面圖像，則 (5_ =[矣>§2....尤]。
[0025] 進一步地，步驟C具體包括：
[0026] 步驟C1，以骨骼灰度剖面圖像中位于骨骼區域之外的像素灰度為已知數據，以骨 骼區域內的像素灰度為未知數據，利用平滑性約束進行曲面擬合計算骨骼區域內的像素灰 度，擬合曲面上的網格點得到骨骼周圍區域軟組織灰度圖像；
[0027] 步驟C2,根據骨骼灰度圖像和骨骼周圍區域軟組織灰度圖像進行計算，得到初始 骨骼陰影圖像；
[0028] 以G表示所述骨骼灰度剖面圖像，Η表示所述骨骼周圍區域軟組織灰度圖像，B表示 所述初始骨骼陰影圖像，則:B=G_H;
[0029] 步驟C3,根據所述采樣點坐標和初始骨骼陰影圖像中的像素灰度構成散點數據， 通過雙線性變或自然鄰域方法進行內插估計網格上的灰度值，并將采樣區域外網格點對應 的灰度值置為0,得到骨骼陰影圖像;骨骼陰影圖像中的像素與輸入的胸片圖像中的像素一 一對應；
[0030] 步驟C4，計算骨骼陰影抑制圖像；
[0031] 以I:表示骨骼陰影抑制圖像，表示骨骼陰影圖像，I表示輸入的胸片圖像，則：Ii = Ι-Βι〇
[0032] 本發明還提供了一種抑制數字化X線胸片圖像中骨骼陰影的系統，包括：
[0033]輸入確定單元，用于接收輸入的胸片圖像，確認胸片圖像中的各骨骼區域中心線；
[0034] 采樣單元，與所述輸入確定單元相連接，用于根據所述骨骼區域中心線進行骨骼 灰度剖面線采樣并記錄采樣點坐標，由采樣的骨骼灰度剖面線得到骨骼灰度剖面圖像；
[0035] 圖像抑制單元，與所述采樣單元相連接，用于根據所述采樣點坐標和所述骨骼灰 度剖面圖像得到骨骼陰影圖像，然后根據所述胸片圖像和所述骨骼陰影圖像得到骨骼陰影 抑制圖像。
[0036] 進一步地，所述輸入確定單元具體用于：
[0037] 首先，接收輸入的胸片圖像；以I表示輸入的胸片圖像，以(x，y)表示輸入的胸片圖 像中各像素點的坐標；
[0038] 然后，根據輸入的胸片圖像確認單條骨骼；
[0039]最后，根據確認的單條骨骼，輸入骨骼區域中心線。
[0040] 進一步地，所述輸入確定單元具體用于：
[0041] 首先，接收輸入的胸片圖像；以I表示輸入的胸片圖像，以(x，y)表示輸入的胸片圖 像中各像素點的坐標；
[0042] 其次，根據輸入的胸片圖像確認單條骨骼；
[0043] 再次，根據單條骨骼中的骨骼陰影確定對應的骨骼輪廓；以C表示輸入的骨骼輪 廓，則C={(xi，yi)，i = l，2,. . .，n}，其中η為骨豁輪廓上像素點的數目；
[0044]接著，由骨骼輪廓構建二值圖像，通過數學形態學提取骨架操作對所述二值圖像 提取骨架，然后將提取的骨架上的分叉進行去除，得到初始中心線；
[0045] 最后，對所述初始中心線使用高斯核進行一維卷積，得到平滑處理后的骨骼區域 中心線。
[0046] 進一步地，采樣單元具體用于：
[0047]首先，沿所述骨骼區域中心線進行等間距采樣；以L表示骨骼區域中心線上的采樣 點集合，m為骨骼區域中心線上采樣點的數目，則L={(Xj，yj)，j = l，2，u.，m};
[0048]其次，以骨骼區域中心線上的每一采樣點為中心，沿該點的法線