用于生成多尺度的对比度增强的图像的方法技术

在一个或多个尺度下创建图像的至少一个逼近图像。通过逐像素地减去尺度ｓ下的逼近图像的值和所述逼近图像的转变版本的值来创建转变差异图像。对所述一个或多个转变差异图像的值应用非线性修改，以及通过将特定尺度或较小尺度下的所述修改的转变差异图像与权重ｗｉ，ｊ结合来计算所述特定尺度下的至少一个增强的中心差异图像。通过将重构算法应用于增强的中心差异图像来计算增强的图像。所述转变差异图像的值的所述非线性修改由（ａ）从至少一个尺度下的一个或多个所述逼近图像中计算出的一个或多个特性操纵。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于增强由数字信号表示的图像的图像质量的方法。
技术介绍
由数字信号表示的图像(例如医学图像)通常在显示或硬拷贝记录期间或之前经受图像处理。将灰度值像素转换成适合用于再现或显示的值可以包括多尺度(multi-scale) 的图像处理方法(也被称为多分辨率图像处理方法)，通过该方法来增强图像的对比度 (contrast)0根据这样的多尺度图像处理方法，通过应用下面的步骤来处理由像素值阵列表示 的图像。首先，原始图像被分解成多个尺度下的一系列细节图像并且偶尔会分解成残留图 像(residual image) 0接着，通过对这些像素值应用至少一个转换来修改该细节图像的像 素值。最后，通过将重构(reconstruction)算法应用于残留图像和经过修改的细节图像来 计算经过处理的图像。对转换函数(conversion function)的性能(behavior)存在限制。如果该转 换函数过度地非线性，则图像中的灰度值过渡可以被失真成外观变得不自然的程度。在 显著的灰度级过渡附近这样的失真更明显，这导致在阶跃边缘(step edge)处的过冲 (overshoot)以及面向强阶跃边缘的低变化(variance)区域中的均勻性损耗。对于CT图 像来说，创建赝像的风险变得更显著，因为例如在软组织和造影剂的接口(interface)处 它们具有更锐化(sharper)的灰度级过渡。必须谨慎地使用关于CT图像的多尺度技术。在2006年12月11日提交的共同待审的欧洲专利申请06125766. 3中已描述了在 保持边缘过渡的形状的同时还产生对比度增强的图像的多尺度对比度增强算法。在该方法的一个实施例中，在一个或多个尺度下创建图像的至少一个逼近图像 (approximation image)的转变差异(translationdifference)图像。接着，非线性地修改 转变差异图像。然后，通过结合在特定尺度或更小尺度下的修改的转变差异图像来计算在 该特定尺度下的至少一个增强的中心差异(center difference)图像。最后，通过将重构 算法应用于增强的中心差异图像来计算增强的图像。本专利技术的目的是进一步增强这一方法。
技术实现思路
通过具有在权利要求1中阐述的特定步骤的方法来获得上面提到的进一步增强。 在从属权利要求中阐述用于本专利技术的优选实施例的特定元件。在本专利技术的上下文中，按照下面的方式来定义特定术语多尺度分解(decomposition)机制图像的多尺度(或多分辨率)分解是一种在灰度值图像的多个尺度下来计算所述 图像的细节图像的过程。多尺度分解机制通常涉及用于计算细节图像的滤波器组(filterbank)。公知的技术例如是拉普拉斯金字塔(Laplacian pyramid)、Burt金字塔、拉普拉斯 堆叠(stack)、小波分解、QMF滤波器组。逼近图像逼近图像是表示相同的或较大的尺度或者相同的或较小的分辨率下的原始灰度 值图像的灰度值图像。在特定尺度下的逼近图像等同于在其中已省略在该特定尺度下 的所有细节的原始灰度值图像(MallatS. G.，“A Theory for Multiresolution Signal Decomposition :Theffavelet Representation，，，IEEE Trans. On Pattern Analysis andMachine Intelligence, vol. 11, no. 7, July 1989)。细节图像细节图像被定义成在特定尺度下的逼近图像和在较小尺度下的逼近图像之间的 信息的差异。转换运算符(Conversion operator)转换运算符是一种生成细节像素值的逐像素(pixel-wise)的修改作为中间 步骤以创建灰度值图像的对比度增强的版本的运算符。已在例如欧洲专利EP 527525 中描述了这样的运算符。修改由转换函数定义，并且可以例如被实施为查找表或倍增 (multiplicative)放大。转变差异图像在尺度s下的转变差异图像是在尺度s下的逼近图像的每个像素中的基本 (elementary)对比度的测量。这可以通过采用在尺度s下的逼近图像与转变版本的差异来 计算。对于基本对比度的其它计算是可行的，例如像素与相邻像素的比值可以在处理步骤 前面是指数变换后面是log变换的情况中使用。中心差异图像中心差异图像是通过将结合(combining)运算符(例如相加)应用于转变差异图 像来计算的。该结合运算符可以是转变差异图像中的相应像素值的线性或非线性函数。现有技术方法通过由一个或多个特性操纵(steer)转变差异图像的值的非线性 修改来增强，所述一个或多个特性是从在至少一个尺度下的逼近图像中计算出的。进一步描述的这些特性的实例是区域中的平均灰度值、局部标准偏差等等。另一个实例是在逼近图像中存在预先定义的图像结构或异常图案。这样的图案的 实例是乳腺摄影(mammographic)图像的微钙化。这样的异常图案的检测可以通过从简单的滤波到复杂计算机辅助检测算法的一 些技术执行。例如通过二进制局部化遮蔽(mask)，这些异常图案的存在可以被用来操纵非 线性修改。在一个实施例中，在权利要求1中提到的逼近图像在从其中结合转变差异图像之 前被滤波。滤波可以基于以相同或较粗略(coarser)尺度下的逼近图像和/或细节图像的 特性。增益调整可以通过对增强的中心差异图像进行滤波来获得。滤波可以基于逼近图 像或细节图像的特性。此外，增强的中心差异图像可以经受逐像素的变换(pixel-wisetransformation)，例如增强的多尺度表示的幅度的归一化。描述了不同的实施例，其中从在相同尺度下的逼近图像、从原始图像或从不同尺度下的逼近图像的结合中计算出转变差异图像。本专利技术通常被实施为计算机程序产品，其适于当在计算机上运行时实施根据权利 要求中任何一项所述的方法并且被存储在计算机可读介质上。本专利技术的方法可以被应用于增强医学图像(例如乳腺摄影图像、由计算机断层摄 影术获得的图像，等等)的图像质量。将在下面的描述中解释并且将由附图说明本专利技术的实施例的其它优点和实施方 式。附图说明图1示出具有两个控制路径的多分辨率图像处理方案。图2示出高级的增强功能块。图3和图5说明根据本专利技术的多分辨率图像处理方法的不同实施方式。图4说明在图3中说明的多分辨率图像处理方法的图像增强步骤。图6说明在图5中说明的多分辨率图像处理方法的图像增强步骤。图7是关于在上面的图中使用的符号的图例。具体实施例方式本专利技术的对比度增强算法可以应用于所有的多尺度细节表示方法，通过应用逆变 换可以根据其来计算原始图像。本专利技术可以应用于可逆的多尺度细节表示，其可以被计算为转变差异图像的加权 禾口。可以以这样的方式从多尺度分解推导出转变差异图像的加权因子(weighing factor)和变换偏移(offset)，使得所得到的转变差异图像的加权和等于细节像素值。对于这些多尺度细节表示来说，可以通过在计算加权和之前将变换运算符应用于 转变差异来增强对比度。为了计算转变差异图像的加权和，可以使用在相同尺度(或分辨率水平)下的逼 近图像或在较小尺度(或更精细(finer)分辨率水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强由数字信号表示的图像的对比度的方法，其中：－在一个或多个尺度下创建至少一个逼近图像，某一尺度下的逼近图像表示其中已经省略该尺度下的所有细节的所述图像的灰度值；－通过逐像素地减去尺度ｓ下的逼近图像的值和所述逼近图像的转变版本的值来创建转变差异图像；－对一个或多个所述转变差异图像的值应用非线性修改；－通过将特定尺度或较小尺度下的所述修改的转变差异图像与权重ｗｉ，ｊ结合来计算所述特定尺度下的至少一个增强的中心差异图像，由此选择所述权重ｗｉ，ｊ，以使得如果不执行增强则获得所述图像的多尺度分解的等效；－通过将重构算法应用于增强的中心差异图像来计算增强的图像，其中执行下述动作中的至少一个：（１）所述转变差异图像的值的所述非线性修改由（ａ）从至少一个尺度下的一个或多个所述逼近图像中计算出的一个或多个特性操纵；（２）对某一尺度下的所述逼近图像进行滤波以生成经滤波的逼近图像；（３）对所述增强的中心差异图像进行滤波。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：T伯滕斯，P武伊尔斯特克，
申请(专利权)人：爱克发医疗保健公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]