利用最小误差时空递归过滤器降低图像噪音的系统和方法技术方案

本发明专利技术的某一具体实施例提供了这样一种系统和方法，其用来借助于最小误差时空递归过滤器来降低图像噪音。从时间和空间两方面过滤一个输入图像，产生一个时间输出和一个空间输出。时间输出和空间输出两者都与所述输入图像相关，以产生一个时间相关输出和一个空间相关输出。所述时间相关输出和所述空间相关输出被混合以生成一个选择信号。所述选择信号直接或间接地确定输出图像的构成。所述选择信号可以选择一部分时间输出和一部分空间输出以组成一个输出图像。做为选择，所述选择信号可以选择时间输出或者空间输出以组成一个输出图像。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及一种在荧光(fluroscopic)图像处理中降低噪音的系统和方法。尤其是，本专利技术涉及了一种用于荧光图像的时空过滤的系统和方法。
技术介绍
成像系统包括各种成像形式，诸如X射线系统、计算机化断层摄影(CT)系统、超声波系统、电子束断层摄影(EBT)系统、磁共振(MR)系统等等。成像系统，通过下述方式生成诸如病人这样的对象的图像，例如通过被诸如穿过病人的X射线这样的能源曝光。所生成的图像可以被用于很多用途。例如，可以用所述图像检测结构中的内部缺陷、结构内的液体流动、或显示在结构内是否存在一对象。此外，成像系统可被用于微扩散医疗过程，并在图像导引外科手术期间使用。一个具体类型的医学成像形式是数字荧光成像。在荧光图像获取期间，连续获得多个X射线图像以形成一个图像序列或录像。每个X射线图像都被称作一帧。每个帧都由像素组成。到达X射线检测器的X射线光子的数目是有限的，这引起了重大的图像噪音。图像噪音，是限制解剖特征可见度，或干扰观察者，或使其分心的不良影响。在荧光系统中的现代图像处理技术，使用了各种过滤器以降低图像噪音并提高感兴趣的特征的可见度。用于降低图像噪音的一类过滤器的例子，是自适应过滤器(adaptive filter)。通常，自适应过滤器解释与像素有关的值。如果像素落在了所述值的给定范围，该像素就被视作噪音，并重新对该像素进行计算。如果像素不在给定范围，则假定该像素充分地准确，并允许通过所述过滤器。按惯例，有两种用于重新计算像素值并采用自适应过滤器降低不想要的荧光图像的噪音的技术时间和空间过滤。时间过滤对目标像素的当前值与同一目标像素的先前值进行比较。时间过滤器可以通过对目标像素的当前值与目标像素的先前值进行比较来重新进行计算。即，时间过滤器可以用几个先前帧中的像素的平均值来取代有噪音的像素值。时间噪音过滤，在静态图像序列方面是最有效的。在小运动序列期间，连续的图像包含了相似的信息，其生成一个非常接近该像素的真实值的平均值。然而，如果对象正在移动，则像素的值可以在连续的图像上大范围地改变。因此，连续的图像可以含有不同的信息。不相似信息的平均计算，可以产生一个不与当前像素的真实值接近的值。因此，因为帧的平均计算可以产生不希望有的运动模糊或运动滞后，所以时间过滤是一种令人不满意的增强移动图像的方法。空间过滤对目标像素的当前值和目标像素的相邻像素的值进行比较。接着，用所述相邻像素来计算有噪音像素的新值。像素的邻居，是在当前帧中的目标像素周围的像素。一种典型的邻域，可以是四个像素邻域，其含有目标像素，和直接在北、南、东和西的所述像素。每四个像素邻域绕着所述目标像素形成一个菱形。另一种典型的像素邻域是八个像素邻域。一八个像素邻域含有目标像素，并且和北、南、东、西、东北、西北、东南、和西南的所述像素。一八个像素邻域绕着目标像素形成一个盒子。现在有很多种像素邻域的布局。不像时间过滤，空间噪音过滤对图像序列中的静态和动态对象同样有效。在图像序列含有运动期间，目标像素的值可以在很大的范围内变化。如上所述，用先前帧中的目标像素值的目标像素值的平均计算，往往会产生运动滞后。然而，在当前图像中的目标像素的邻域，通常可能含有类似于目标像素的实际值的信息。一个在邻域中的平均值，可以产生一个非常接近于目标像素的实际值的值。然而，在当前帧中的邻域之间进行平均计算，可能引入不希望有的空间假象(spadal artifact)。一些有代表性的不希望有的空间假象，可能是丢失的边缘、伪边缘(false edge)、区域内的平滑、分段的外观、“补缀状态(patchiness)”、或“分块状态(blockiness)”。所述空间假象，存在于图像的动态区，通常比由带有等量的噪音降低的时间过滤所引起的运动滞后更易于忍受。然而，对于在图像中的静态对象来说，空间过滤引入了假象而时间过滤不会。所述假象一向会降低图像质量，使得图像细节难于看到。因此，空间过滤是增强序列中的静态对象的一种令人不满意的方法。现在已有各种空间和时间过滤器的组合。大多数的组合，都试图在空间过滤器不能有效改善图像中的静态区域而时间过滤器不能有效地改善图像中的动态区之间取得平衡。空间和时间过滤器的典型的组合，经过空间和时间过滤器两者来传递图像。因此，空间和时间过滤器的大多数组合，都在所述图像中引入了某种程度的空间过滤器和时间过滤器两者的缺点。结果是使得图像的静态和动态区两者的分辨率都不够。因此，需要这样一种系统和方法，其可以保持静态区域中的空间细节，同时又避免了动态区中的运动滞后。这种系统和方法可以将图像噪音减到最少，同时还将不希望有的的假象以及与时间和空间过滤器有关的滞后减到最少。
技术实现思路
本专利技术的某些具体实施例提供了这样一种系统和方法，其用来借助于最小误差时空递归过滤器来降低图像噪音。在一个具体实施例中，系统包括一个时间过滤单元，其过滤输入数据并产生输出。空间过滤单元过滤输入数据并产生输出。第一局部相关单元把所述输入数据与时间过滤器的输出关联起来，并产生一个时间相关输出。第二局部相关单元把输入数据与空间过滤器的输出关联起来并产生一个空间相关输出。一个混合单元调整所述空间相关输出和所述时间相关输出以产生一个混合单元输出。在一个具体实施例中，可以用一个多路复用器来接收所述混合单元的输出。所述多路复用器，可以根据混合单元的输出来选择时间过滤器的输出或所述空间过滤器的输出。做为选择，可以用一个求反单元(complementary unit)接收所述混合单元的输出并生成所述混合单元输出的补码(complement)。在一个具体实施例中，一种方法包括获取一个要去除噪音的输入信号。除去噪音的方法包括利用一种时间过滤技术过滤所述输入信号以产生时间过滤输出。类似地，利用一种空间过滤技术过滤输入信号以产生空间过滤输出。接下来，所述时间过滤输出可以与所述输入信号相关联，以产生相关时间输出。类似的，所述空间过滤输出可以与所述输入信号相关联，以产生相关空间输出。接下来，所述相关空间输出和相关时间输出可以被混合起来以产生一个输出信号。可以根据输出信号的值选择时间过滤输出和/或空间过滤输出。所述输出信号可以被用来除去输入图像的噪音。在本专利技术的一个具体实施例中，系统利用一个第一空间过滤单元，来使用空间过滤技术过滤数据并生成一个第一空间过滤输出。一个比较单元，用于对时间比较信号和空间比较信号进行比较。所述比较单元输出可以代表一个二进制数。一个多路复用器用于接收比较单元输出并选择时间更新信号或空间更新信号。最后，一个延迟单元用于缓冲输出信号并产生延迟单元输出。所述时间更新信号和时间比较信号可以通过一个乘法单元相乘。一个加法单元可以用来改变所述数据。此外，一个加法单元可以用来产生空间更新信号和空间比较信号。输出信号可以是由时间更新信号、空间更新信号、或时间更新信号和空间更新信号这两者改变的输入数据。而且，第二空间过滤单元可以被用来过滤延迟单元的输出并生成第二空间过滤输出。第二空间过滤输出可以用来计算所述时间比较信号。所述延迟元件输出可以用来计算所述时间更新信号。在另一个实施例中，最小误差时空递归过滤器可以与多分辨率空间过滤器(multiresolution spatial filter本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于过滤图像数据的系统（１００），所述系统包括：一个时间过滤单元（１１０），用于利用一种时间技术来过滤图像数据以产生一个时间过滤输出；一个空间过滤单元（１２０），用于利用一种空间技术来过滤图像数据以产生一个空间过滤输出； 一个第一局部相关单元（１３０），用于把所述图像数据与所述时间过滤输出相关联起来以产生一个时间相关输出；一个第二局部相关单元（１４０），用于把所述图像数据与所述空间过滤输出相关联起来以产生一个空间相关输出；以及一个混合 单元（１５０），用于调整所述空间相关输出和所述时间相关输出以产生一个混合单元输出。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DV亚特森科，DM巴特斯，
申请(专利权)人：GE医疗系统环球技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]