[发明专利]一种基于尺度空间分解的X射线图像超动态范围重建方法

说明书

技术领域

本发明属于图像处理领域，涉及X射线图像的处理，尤其涉及X射线图像动态范围的改善，具体涉及一种基于尺度空间分解与重构的X射线图像处理方法。

背景技术

X射线成像技术在医疗诊断和工业领域有着广泛应用。数字化X线影像技术是计算机数字图像处理技术与X射线放射技术相结合而形成的一种先进的X线成像技术。对医学诊断中常用的胸部X线成像而言，由于胸部组织结构的密度和厚度存在着较大的差异，传统X线平片往往难以同时显示不同部位组织结构的病变，而数字化X线摄影的最大优点就在于它只需一次曝光，通过调谐和空间频率的处理，可以获得多幅图像，分别显示不同的组织结构。从20世纪80年代起，数字化X射线成像技术CR及DR逐渐取代了传统的胶片成像技术。CR与DR的共同点都是将X线影像信息转化为数字影像信息。现在普遍应用的DR主要是采用平板探测器(FPD)对X线产生的图像信号进行扫描和直接读出，成像原理是先将X线信号转变为可见光，通过光电2极管组成的藻膜层(TFT)进行聚集，再由专门的读出电路直接读出送入计算机系统进行处理。目前FPD每个成像单元的面积可达127μm×127μm，可使成像具有很宽的动态范围，但这种DR系统价格昂贵，极大地限制了其普及和推广。由于碘化铯钠(CsI:Na)具有将X光转化为可见光的能力，用碘化铯钠加光学镜头耦合CCD从理论上讲可以实现DR探测系统的功能，这种DR系统被称为CCD-DR。CCD每一个光敏元件称为一个像素，它是成像的基本单元，其面积可达到15μm×15μm。由于CCD成像单元面积大小的限制，CCD-DR设备的成像动态范围很小。因此，如何使CCD-DR系统获得较宽成像动态范围的X射线图像是非常有意义的问题。

目前，国内外还未针对X射线图像提出扩展其动态范围的方法。

本发明提出一种基于尺度空间分解的X射线图像超动态范围重建方法。该方法针对成像动态范围小的X线设备，通过在两个不同球管电压下拍摄的同一成像对象的两幅X射线图像(这里称为原始图像)重建该成像对象具有较大动态范围的图像。首先利用尺度空间分解的方法将两幅原始图像进行分解，再根据一定的重构规则将两幅原始图像分解后的分解分量进行重构，在此基础上重建出一幅具有宽动态范围的图像。

该方法的优点是针对同一成像对象在不同成像条件下获得的两幅图像，用基于尺度空间分解的方法，通过系数重构获得较宽动态范围的图像，算法简单易行。所得的重建图像有较宽的动态范围，较高的空间分辨率和密度分辨率。利用这种图像超动态范围重建方法，可以扩展CCD-DR系统的成像动态范围，从而使这种廉价的DR设备得以广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种基于尺度空间分解的X射线图像超动态范围重建方法，该方法从图像多尺度分解的理论出发，针对动态范围小的X线成像设备构造。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术解决方案：

一种基于尺度空间分解的X射线图像超动态范围重建方法，其特征在于，该方法具体的步骤是：

A、对同一成像对象放置在两个不同球管电压下，该两个球管电压分别选择成像对象的两个不同感兴趣区域，在两个不同球管电压下，以合适的曝光条件分别曝光，得到两幅图像，该两幅图像分别显示成像对象的不同区域信息；

B、将拍摄到的两幅图像分别进行基于尺度空间的图像分解，将两幅图像分解为控制图像整体灰度范围的大区域信号和反应图像细节的小尺度信号；其中大区域信号分解后得到大尺度分量即低频分量，主要包含图像的背景信息，小尺度信号分解后得到小尺度分量即高频分量，反映图像的细节信息；

C、在低频分量和高频分量所对应的频率上进行重组，由重组后的分解分量重建一幅动态范围较宽的重建图像。

图像多尺度分解的方法有很多，可以参考如下文献和专利：

1、中国专利申请(申请号：200610041726.5)基于尺度空间分解与重构的X射线图像均衡显示处理方法；

2、Mary Couwenhoven，Robert Senn，David Foos，et al.“Enhancement Methodthat Provides Direct and Independent Control of Fundamental Attributes of ImageQuality for Radiographic Imagery”，Proc.Of SPIE Medical Imaging 2004，Vol.5367。