本发明专利技术涉及通过电操纵所显示的亮度值来改善具有高亮度范围的医疗图像的可视识别性的方法和装置，其中该图像具有主要包括两个不同亮度区间的图像区域。通过采用图像值的非线性缩放、然后提高图像值的对比度、最后重缩放图像值，对比度很高地显示了结构，而不必在原来强对比度的区域招致质量损失。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于通过电操纵所显示的亮度值来改善具有高亮度范围的医疗图像的可视识别性的方法和装置，尤其是x射线图像或CT图像的可视识别性，在这些图像中一个像素的亮度对应于被透视对象的吸收值，其中该图像至少显示软组织结构和骨骼结构，并具有主要包括两个不同亮度区间的对应图像区域，其中第一亮度区间对应于骨骼结构，而第二亮度区间对应于软组织结构。
技术介绍
原理上这种用于在对医学图像(尤其是在CT领域)进行图像处理中改善图像质量的方法和装置是众所周知的，校正诸如散射辐射、额外聚焦辐射等等在再现CT图像时的特定物理效应的方法在于，对所采用的卷积核进行所谓的卷曲校正。该校正基本上是一种提升高的本机振荡频率的滤波器，但最陡峭的上升位于相对较低的本机振荡频率处。该校正不能任意强度地进行，因为太大强度的卷曲校正会对具有高对比度的边缘产生不期望的影响，并因此强烈损害这些结构的可识别性。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题是，找到一种改善具有高亮度范围的医疗图像的可视识别性的方法和装置，能避免上述负面影响。专利技术人已经认识到，医疗图像、尤其是CT图像的特征在于，它们具有至少两个典型的图像区域，也就是一方面对骨骼的显示，另一方面对软组织的显示，其中每个显示都分别具有一个有限的、部分相对较窄的亮度范围，但就其亮度平均值来说相互之间又相差甚远。在此存在滤波的问题。但如果两个亮度区间被强烈拉近而不相交，接着提高对比度，然后又将亮度区间恢复到开始的距离，其中保持被提高的对比度，则可以消除该问题。因此专利技术人建议，改善通过电操纵所显示的亮度值来改善具有高亮度范围的医疗图像的可视识别性的方法和装置，尤其是X射线图像或CT图像的可视识别性，在这些图像中一个像素的亮度对应于被透视对象的吸收值，其中该图像至少显示软组织结构和骨骼结构，并具有主要包括两个不同亮度区间的对应图像区域，其中第一亮度区间对应于骨骼结构，而第二亮度区间对应于软组织结构。该公知方法的改善在于，至少执行以下方法步骤-通过非线性缩放将具有像素值I(x，y)的原始图像B映射为第一中间图像G(B)，使得第一亮度区间H1的对比度接近第二亮度区间H2的对比度，并从第一亮度区间H1中形成更改的第一亮度区间H1’；-在第一中间图像Z1＝G(B)上采用滤波器F来提高对比度，由此产生第二中间图像Z2＝F(G(B))；-对第二中间图像Z2＝F(G(B))进行非线性的重缩放H，该缩放又提高了更改的第一亮度区间H1’的对比度，并产生具有像素值IE1(x，y)的结果图像E1＝H(F(G(B)))。通过这种方式，首先整个图像的对比度范围减小到相对较窄但非线性的范围，并在剩余的亮度区间上引起对比度的增加，接着又非线性地扩展了亮度值，从而就整个对比度范围来说保留了图像的原始印象，但改善了特别感兴趣区域的对比度，并提高了各个结构的可识别性。尤其是在对非线性缩放采用非严格单调的映射函数时有利的是，从第一结果图像E1和原始图像B中通过适应性重叠产生具有像素值I’(x，y)的第二结果图像E2，然后将该图像作为最终图像进行观察。虽然一维滤波器F的使用原理上是可能的，其中必要时需以不同方向多次使用该滤波器，但有利的是将所采用的滤波器F构成为二维滤波器。同样，有利的是所采用的滤波器F具有各向同性的特性。为了提高图像的对比度，作为滤波器F可以采用其滤波器振幅在本机振荡频率区域的下部区域中从较低开始、并单调上升到较高本机振荡频率的滤波器。为了缩放和重缩放所观察图像的亮度值，特别有利的是，采用非线性缩放G和H，它们互成倒数且G＝H-1。这尤其适用于缩放G是双射的情况。优选地，对于非线性缩放G和H来说，优选当G为非双射时，H满足特性“GοH＝恒定式”，也就是G和H的连接是相同的映射。由此H代表限制为G的图像集合的G的反映射。在图像B和E1适应性重叠的情况下，还可以对CT图像进行取决于像素值、优选取决于HU值的加权，由此可以将提高对比度的影响特别限制在软组织区域上。例如可以根据如下公式用取决于HU的加权执行这种适应性重叠I′(x，y)＝φ(I(x，y))·IE1(x，y)+·I(x，y)。在本方法的特别变形中，可以这样进行非线性的缩放，使得第二亮度区间映射到自身，并因此保持不变。在本专利技术方法的另一变形中，被处理的图像还具有第三亮度区间，其例如对应于拍摄的空气，并且该第三亮度区间得到与第一亮度区间类似的处理，但其中缩放的方向相反。第二亮度区间例如可以位于-20到+80HU的HU值间隔内，其中第一亮度区间包含位于其下方的HU值，而第二亮度区间包含位于其上方的HU值。根据本专利技术的基本思想，还提出一种改善具有高亮度范围的医疗图像、尤其是X射线图像或CT图像的可视识别性的装置，其中该图像至少显示软组织结构和骨胳结构，并对所示的亮度值进行电操作，以及设置用于实施上述方法步骤的装置，优选是程序或程序模块。附图说明下面借助附图中的优选实施例详细描述本专利技术，其中要说明的是，只显示用于直接理解本专利技术的重要元素。在此采用以下附图标记1软组织结构，2骨骼结构，3空气，B原始图像，CHU值间隔，G缩放函数，H重缩放函数，Ex结果图像，I(x，y)位置(x，y)处的像素值，P像素的亮度值，U以HU为单位的原始图像的像素值，x像素在x轴方向上的位置坐标，y像素在y轴方向上的位置坐标，Z以HU为单位的像素值在缩放后的目标区域，I缩放，II对比度提高/滤波，III去缩放，IV适应性重叠，λ滤波器振幅，v本机振荡频率。具体示出图1示出典型卷曲滤波器(Cupping-Filter)F的频率响应特性；图2示出在用卷曲滤波器处理之前和之后的对比度跃迁的示意图；图3示出头颅的没有经过图像处理的CT截面图像；图4示出采用了强卷曲滤波器的图3的头颅的CT截面图像； 图5示出非线性、严格单调的缩放函数G的例子；图6示出非线性和单调的缩放函数G的例子；图7示出根据本专利技术的方法的流程图；图8示出头颅的没有经过图像处理的CT截面图像(同图3)；图9示出采用了本专利技术的图像处理的图8的头颅的CT截面图像。具体实施例方式为了校正诸如散射辐射、额外聚焦辐射等特定的物理效应，用于再现的卷积核通常包含所谓的卷曲校正。其基本上是一种提升高频的滤波器，但最陡峭的提升位于相对较低的频率处。这种滤波器在图1中示出，其中在纵轴上以任意单位线性绘出本机振荡频率ν，并且横轴表示滤波器振幅λ的大小。在频率ν较低时，滤波器振幅也具有1附近的低值，这些值首先连续提升为更高的频率ν，接近平顶曲线，并对随后的频率都保持该平顶曲线。但是，除了要消除上述物理误差之外，对卷积的上述贡献还产生视觉上的影响，如图2所示。在纵坐标上绘出任意的位置轴x，横轴展示一幅图像的所属像素的亮度值P。在以实线显示的理想边缘上，也就是采用任意尖锐的对比度跃迁的地方，通过卷曲校正产生过冲，如以虚线显示的那样。对于人眼来说，该过冲特性对可见性产生正面的影响。该效应在原理上可以这样调整，使得实际上不提高噪声幅度。这对低的对比度来说尤其有利。但由于在所提到的应用中卷曲函数的特性通过对物理误差所需要的校正来预先给出，因此该效应不能任意调整。卷曲校正的放大必然导致在具有高对比度的边缘上产生不期望的过冲，其中该效应的加强与对比度成正比。这种滤本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种通过电操纵所显示的亮度值来改善具有高亮度范围的医疗图像的可视识别性的方法，该医疗图像尤其是Ｘ射线图像或ＣＴ图像，该图像中一个像素的亮度对应于被透视对象的吸收值，其中该图像至少显示软组织结构和骨骼结构，并具有主要包括两个不同亮度区间的对应图像区域，其中，第一亮度区间对应于骨骼结构，而第二亮度区间对应于软组织结构，其特征在于，至少执行以下方法步骤：－通过非线性缩放（Ｇ）将具有像素值（Ｉ（ｘ，ｙ））的原始图像（Ｂ）映射为第一中间图像（Ｇ（Ｂ）），使得第一亮度区间（Ｈ↓［ １］）的对比度接近第二亮度区间（Ｈ↓［２］）的对比度，并从第一亮度区间（Ｈ↓［１］）中形成更改的第一亮度区间（Ｈ↓［１］’）；－对该第一中间图像（Ｚ↓［１］＝Ｇ（Ｂ））采用滤波器（Ｆ）来提高对比度，由此产生第二中间图像（Ｚ↓［２］＝ Ｆ（Ｇ（Ｂ）））；－对该第二中间图像（Ｚ↓［２］＝Ｆ（Ｇ（Ｂ）））进行非线性的重缩放（Ｈ），该重缩放又提高了更改的第一亮度区间（Ｈ↓［１］’）的对比度，并产生具有像素值（Ｉ↑［Ｅ］↓［１］（ｘ，ｙ））的结果图像（Ｅ↓［１］＝Ｈ（Ｆ（ Ｇ（Ｂ））））。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：雷纳劳帕克，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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