用于图像标准化的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及用于将原始乳房X线照片变换成标准化表示的方法和系统，其中，像素值与成像条件无关。所执行的方法包括：对比度增强，用于改善乳房组织成分的可见性，由此分割乳房的区域，并将对比度拉伸算法应用于所分割的区域以优选地创建增强的原始图像或乳房X线照片；执行局部最大变换，由此2维第一滤波器设计成从感兴趣区域(ROI)中提取最大像素值，以优选地创建局部最大映射像或映射；导出比率映射，由此比率映射的像素值是该像素相对于其局部最大值的相对响应的度量，从而捕获乳房成分之间的差异，而不管乳房X线照片变化如何。而不管乳房X线照片变化如何。而不管乳房X线照片变化如何。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于图像标准化的方法和系统


[0001]本专利技术涉及用于将原始乳房X线照片变换成标准化表示的方法和系统，其中，像素值与成像条件无关。

技术介绍

[0002]乳房X线摄影是一种诊断和筛查过程，其中，X射线用于检查乳房，主要用于乳腺癌检测，乳房X线摄影还可以识别与其他疾病，例如慢性肾病、骨矿物质密度降低、糖尿病、代谢综合征、高血压、冠状动脉疾病和中风相关的异常。
[0003]乳房筛查需要获得每个乳房的两个视图，即，每个患者四个乳房X线照片。最近，为了改善诊断，已经捕获了一系列二维(2D)投影并将其用于重建三维(3D)图像，其称为层析X射线照相组合或3D乳房X线摄影。
[0004]数字乳房X线摄影通常涉及两种类型的图像：“原始”的图像和“处理过”的图像。“原始”的图像是所获取的图像，具有一些技术调整比如像素校准和不均匀性校正；“处理过”的图像是从原始图像导出的图像，其已经被修改以提高空间分辨率(例如，对比度均衡或增强)。
[0005]基本上，乳房X线摄影图像是辐射衰减映射，并且由于应用于成像过程以生成原始图像的物理参数(例如，辐射剂量、X射线管电压、滤波材料等)的不一致性，原始乳房X线摄影图像的显示在不同成像模态和每个乳房X线摄影设备(即，由不同制造商制造的设备)之间显著变化。
[0006]CAD系统自动检测并突出显示乳房X线照片中潜在癌症的位置。CAD系统使用人工智能技术、模式识别技术或图像处理技术进行自动分析，并且然后由放射科医师审查分析以进行最终诊断决策。
[0007]CAD的目的是降低假阳性率并提高乳腺X线照片的敏感性。然而，CAD的表现受到乳房动脉钙化(BAC)的存在的影响。BAC是沿着乳房中动脉壁的钙沉积物。BAC经常在筛查乳房X线照片上观察到，并且是由CAD系统标记的最常见的假阳性之一。BAC的示例在图1中示出，其中，在图1(d)中，BAC被视为乳房下半部分中的明亮线性迹线。
[0008]乳房X线照片中BAC的检测是一项具有挑战性的任务，特别是由于其拓扑复杂性(BAC可以彼此交叉和重叠)。这种拓扑复杂性产生各种模式，并且这种多样性使得难以定义用来描述BAC的模型。
[0009]此外，BAC的强度值不均匀，并且其外观有时类似于健康的乳房组织。因此，需要一种稳健的方法来区分和分割出来自乳房X线照片的BAC，由此CAD算法可以在来自不同模态和制造商的原始图像上实现更一致的性能。
[0010]本专利技术提供了这样的解决方案。

技术实现思路

[0011]本专利技术涉及一种这样的方法和系统，即：其用于区分和分割来自乳房X线照片的
BAC，由此CAD算法可以在来自不同模态和制造商的原始图像上实现更一致的性能。该方法可以用于使原始图像标准化。根据该方法和系统，原始图像通过其中像素值独立于成像条件的手段被标准化：滤波后的像素值表示原始图像中的所述像素与相邻像素之间的相对幅度。
[0012]根据本专利技术的方面，该方法包括给出的如下三个步骤。
[0013]1)对比度增强，用于改善乳房组织成分的可见性，由此分割乳房的区域，并将对比度拉伸算法应用于所分割的区域以优选地创建增强的原始图像或乳房X线照片；
[0014]2)执行局部最大变换，由此2维第一滤波器设计成从感兴趣区域(ROI)中提取最大像素值，以优选地创建局部最大映射像或映射；以及
[0015]3)导出比率映射，(其中“比率映射”意指增强的原始图像与其局部最大映射之间的逐像素比率)，由此比率映射的像素值是所述像素相对于其局部最大值的相对响应的度量，从而捕获乳房成分之间的差异，而不管乳房X线照片变化如何。
[0016]该方法是用于区分和分割BAC与乳房X线照片中的其他组织的原始图像的标准化的手段。该方法降低了假阳性率并且提高了乳腺X线照片的敏感性。
[0017]可以根据上述三个步骤从原始图像乳房X线照片中导出标准化图像。标准化图像可以示出来自上述步骤1的逐像素对比度增强值与来自上述步骤2的相应的局部最大值之间的逐像素比率。
[0018]在步骤2中，可以通过对在步骤1中确定的对比度增强值进行滤波来导出局部最大值。
[0019]可以通过以下方式从对比度增强乳房X线照片中导出局部最大映射，即：使用局部最大变换来对对比度增强的乳房X线照片进行滤波。优选地，局部最大变换由2维第一滤波器实现。
[0020]定制的第二滤波器可以应用于比率映射以帮助或执行BAC的提取。优选地，定制的第二滤波器是使用基于Hessian的多尺度滤波的类型。定制的第二滤波器可以应用于比率映射以生成BAC的概率图像。可以通过对BAC的概率图像进行阈值处理来获得示出了二进制BAC的预测的映射或图像。
[0021]对比度拉伸算法可以包括：对原始图像中的乳房区域进行分割；以及缩放乳房区域中的像素值。
[0022]对比度拉伸算法包括：对原始图像中的乳房区域进行分割；以及缩放乳房区域中的像素值。优选地，对比度拉伸算法包括使乳房区域中的经缩放的像素值饱和以及/或者确定乳房区域中的饱和的经缩放的像素值。对比度拉伸算法可以包括对原始图像的经缩放的像素值执行校正。原始图像可以是饱和图像或者是乳房区域具有饱和的经缩放的像素值的图像。
[0023]优选地，使用指示像素值的相对低值和相对高值的低饱和度参数和/或高饱和度参数来执行校正。低饱和度值和/或高饱和度值可以是根据像素值从最低到最高排序的乳房区域中的像素的预选的低百分位和/或预选的高百分位处的像素的像素值。校正可以是伽马校正类型。
[0024]伽玛校正强调像素值的差异，从而有助于将它们区分开。例如，两个像素在原始图像中可以分别具有像素值1和2。在伽马校正之后，伽马校正的图像可以对于相同的两个像
素分别具有10和50的像素值。因此，两个像素之间的对比度被“拉伸”。优选地，伽马校正包括使用饱和度参数的计算，该饱和度参数对原始图像的乳房区域中的像素的低饱和度阈值和高饱和度阈值进行量化。
[0025]优选地，低饱和度阈值是乳房区域中的像素的预选低百分位数的像素值。优选地，根据像素值，预选的低百分位数是像素的最低0.5％或1％或2％或5％。类似地，优选地，高饱和度阈值是乳房区域中的像素的预选高分位数的像素值。优选地，根据像素值，预选的高分位数是像素的最高0.5％或1％或2％或5％。
[0026]对比度拉伸算法的应用可以是对饱和的原始图像的伽马校正，其中，饱和度参数是根据乳房区域中的经缩放的像素确定的。
[0027]根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于变换包括乳房图像的原始乳房X线照片以标准化呈现的系统，该系统包括与存储器通信的处理器，存储器布置成：
[0028]1)创建对比度增强的乳房X线照片以改善乳房组织成分的可见性，其中，对存储器中存储的原始乳房X线照片中的乳房图像的区域进行分割，并且处理器布置成实施应用于所分割的区域的对比度拉伸算法；
[0029]2)通过执行局部最大变换来创建存储器中存储的对比度增强本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于将包括乳房图像的原始乳房X线照片变换成标准化表示的方法，所述方法包括下述步骤：1)创建对比度增强的乳房X线照片以改善乳房组织成分的可见性，其中，对所述原始乳房X线照片中的乳房图像的区域进行分割，并且对分割出的区域应用对比度拉伸算法；2)通过执行局部最大变换来创建所述对比度增强的乳房X线照片的局部最大映射，其中，2维第一滤波器从感兴趣区域(ROI)提取最大像素值；以及3)导出包括所述对比度增强的乳房X线照片与所述局部最大映射之间的逐像素比率的比率映射，其中，所述比率映射的像素值是所述比率映射的像素对所述原始乳房X线照片中其局部最大值的相对响应的度量。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤1)中，如下所述从所述原始乳房X线照片中分割乳房区域并导出二进制图像，在所述二进制图像中，非零像素指示乳房在对应的原始乳房X线照片图像中的位置。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，应用所述对比度拉伸算法包括分割所述原始乳房X线照片中的乳房区域并缩放所述乳房区域中的像素值。4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，在步骤1)中，将所述原始乳房X线照片中的乳房区域内的像素值缩放至介于0至1之间的范围，并且随后进行对数变换。5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述对比度拉伸算法包括对所述原始乳房X线照片的经缩放的像素值执行校正。6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述对比度拉伸算法包括对一图像的经缩放的像素值执行校正，在所述图像中，所述乳房区域具有饱和的经缩放的像素值。7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，在步骤1)中，确定图像饱和度阈值，使得在分割的引导下，基于像素值以升序对所述原始乳房X线照片的乳房区域中的经缩放的像素进行排序。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述校正包括饱和度参数，所述饱和度参数对所述乳房区域中的像素的低饱和度阈值和高饱和度阈值进行量化。9.根据权利要求2至8中的任一项所述的方法，其中，所述乳房区域中的像素值的顶部百分位和底部百分位被确定为饱和度阈值。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述低饱和度阈值和所述高饱和度阈值，根据所述像素的像素值分别在所述像素的最低像素和最高像素的0.5％至5％的范围内。11.根据权利要求2至10中的任一项所述的方法，其中，所述对比度拉伸算法包括使所述乳房区域中的经缩放的像素值饱和。12.根据权利要求2至11中的任一项所述的方法，其中，在所述原始乳房X线照片中，将小于低饱和度阈值的像素值设定为所述低饱和度阈值，并且将大于高饱和度阈值的像素值设定为所述高饱和度阈值，以形成饱和图像。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述饱和图像具有在所述低饱和度阈值与所述高饱和度阈值之间的像素值范围。14.根据权利要求2至13中的任一项所述的方法，其中，所述对比度拉伸算法包括对饱和的原始乳房X线照片进行伽马校正，其中，从所述乳房区域中的经缩放的像素来确定饱和度参数。
15.根据从属于权利要求7至13中的任一项的任一前述权利要求所述的方法，其中，伽马校正将饱和图像的像素值映射到介于特定底部输出阈值至顶部输出阈值之间的非线性范围。16.根据从属于权利要求7至13中的任一项的任一前述权利要求所述的方法，其中，所述底部输出阈值和所述顶部输出阈值设定为，相比于所述原始乳房X线照片中的对比度而产生介于脂肪组织与致密(纤维腺)组织之间的更高的对比度的参数。17.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述对比度拉伸算法将所述乳房区域中的像素值映射到新值，使得数据的一部分在输入数据的低强度和高强度处饱和。18.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，在步骤2)中，其中，所述ROI为5mm
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5mm。19.根据从属于权利要求14或15的任一前述权利要求所述的方法，其中，将所述2维第一滤波器应用于经伽马校正的图像产生输出，其中，所述输出的像素表示来自以该像素位置为中心的所述ROI的最大像素值。20.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述局部最大映射能够通过使用局部最大第一滤波器对所述对比度增强的乳房X线照片进行滤波，来从所述对比度增强的乳房X线照片导出。21.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，大小为m行和n列的图像被分成m
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n个重叠的ROI，每个ROI以像素位置(...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：唯盼健康科技有限公司，
类型：发明
国别省市：