[发明专利]提高光学相干层析术成像质量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高光学相干层析术成像质量的新方法，特别是基于图像的直方图匹配来增强图像对比度的方法，属于图像处理技术领域。

背景技术

光学相干层析(Optical Coherence Tomography，简称OCT)技术是光学层析术的最新发展，是继超声波、X-CT、MRI技术之后的一种全新的高精度医疗影像手段。

由于OCT技术利用背向散射信息来获取物质内部的断层信息，不进行处理的OCT图像，其样品内部的信息相对表面来讲往往很弱，而且对于不同类型的样品其图像灰度级的变化相差很大。尤其对于高散射介质来说，由于人眼对低灰度的信息分辨能力比较低，难于区分灰度值比较接近的不同灰度级的变化，因而不能分辨采集的图像中表示样品内部的细节变化。提高OCT成像对比度，改善成像质量常用的方法有对数变换和直方图均衡化。这两种方法的共同优点是不需要设置参数，程序可以自动完成对图像的处理，而且计算复杂度比较低。但是对数变换和直方图均衡化的方法对图像对比度的变换效果会受到原始图像灰度级分布的影响。只有当原始图像的灰度级在一定范围之内时，变换后的图像才能达到比较理想的效果，而要保证原始图像的灰度级分布在某一特定范围内是非常困难的。对于多功能的OCT系统来说，由于不同样品的内部结构不同，采用没有参数可调的对数变换和直方图均衡化方法不能使得不同样品的OCT原始图像均实现理想的图像增强。

发明内容

本发明的目的是解决现有光学相干层析图像的处理方法受原始图像灰度级分布的影响的问题。提供一种对不同样品的OCT原始图像均适用的改善成像质量的方法。

本发明提出一种可调参数的图像增强方法，能够克服现有技术不能通过调节参数来提高输出图像质量的弱点。该方法可根据采集的不同样品图像，自动选择不同函数及其参数来实现图像增强，克服了人为调节参数的主观影响和处理过程的不连续性。

本发明提供的提高光学相干层析术成像质量的方法，按如下步骤实现：

(1)计算光学相干层析系统采集的原始图像的归一化直方图；

(2)采用拟作为概率密度函数的各函数对原始图像的归一化直方图进行最小二乘拟合：

(3)选择残差平方和最小的函数及其参数作为最佳的拟合函数；

(4)通过改变所选择函数的参数实现函数的展宽；

(5)用展宽后的函数对光学相干层析原始图像做直方图匹配；

(6)最后获得对比度增强并适合人眼观察的光学相干层析输出图像。

其中，可以选作概率密度函数的函数具有以下特征：该函数随自变量增加而减小或有唯一极大峰值，并且当自变量趋于无穷大时该函数的值趋于0。

可以选作概率密度函数的函数有：底数大于1的负指数函数、高斯函数、厄兰函数。

本发明的优点和积极效果：

本发明提供了一种新的提高OCT成像质量的图像处理方法。该方法由程序计算OCT系统采集的OCT原始图像的归一化直方图，并通过选择特定形式的函数作为输入图像灰度级的概率密度函数来拟合归一化直方图以确定最佳形式的概率密度函数，再用直方图匹配的方法，根据确定的函数及其参数，自适应地实现OCT的图像增强，获得质量较高的OCT图像。本发明方法可以根据不同扫描样品的特征自动选择合适的函数及其参数进行直方图匹配处理，实现对样品的最佳成像，克服了现有技术中主观设定参数的缺点，而且不会造成信息的丢失。

附图说明：

图1是OCT系统扫描橘子瓣截面的原始图像(图像尺寸为3mm×1.5mm)；

图2是图1的归一化直方图；

图3是图1对数变换后的图像；

图4是图1直方图均衡化后的图像；

图5是用最小二乘法拟合图2确定的厄兰函数曲线；

图6是图1经过本发明算法(用厄兰函数拟合得到)变换后的图像；

图7是图6的归一化直方图；

图8是OCT系统扫描人手指皮肤截面的原始图像(图像尺寸为1.8mm×1.5mm)；

图9是图8的归一化直方图；

图10是图8对数变换后的图像；

图11是图8直方图均衡化后的图像；

图12是用最小二乘法拟合图9确定的厄兰函数曲线；

图13是图8经过本发明算法(用厄兰函数拟合得到)变换后的图像；

图14是图13的归一化直方图。

具体实施方式：