專利名稱：生成多尺度對(duì)比度增強(qiáng)的圖像的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于增強(qiáng)由數(shù)字信號(hào)表示的圖像的圖像質(zhì)量的方法。
背景技術(shù)：
通常，由數(shù)字信號(hào)表示的圖像(諸如醫(yī)學(xué)圖像)在顯示或者硬拷貝記錄期間或者 之前須經(jīng)圖像處理。灰度值像素到適合用于再現(xiàn)或者顯示的值的轉(zhuǎn)換可以包括多尺度圖像處理方法 (也被稱為多分辨率圖像處理方法)，圖像的對(duì)比度借助于該方法而被增強(qiáng)。根據(jù)這種多尺度圖像處理方法，通過(guò)應(yīng)用以下步驟來(lái)處理由像素值的陣列表示的 圖像。首先，原始圖像被分解為多個(gè)尺度的細(xì)節(jié)圖像的序列以及偶爾的殘留圖像。接著，通 過(guò)將至少一個(gè)轉(zhuǎn)換函數(shù)應(yīng)用于這些像素值來(lái)修正所述細(xì)節(jié)圖像的像素值。最后，通過(guò)將重 構(gòu)算法應(yīng)用于所述殘留圖像以及所述被修正的細(xì)節(jié)圖像來(lái)計(jì)算被處理的圖像。存在對(duì)所述轉(zhuǎn)換函數(shù)的性能的限制。如果所述轉(zhuǎn)換函數(shù)過(guò)度地非線性，則圖像中 的灰度值轉(zhuǎn)變可能被扭曲到外觀變得不自然的程度。所述扭曲在顯著的灰度級(jí)轉(zhuǎn)變的附近 更加明顯，其可能導(dǎo)致階躍邊緣處的過(guò)沖(overshoot)以及面向強(qiáng)階躍邊緣的低變化的區(qū) 域中的均勻性的損失。產(chǎn)生假象的風(fēng)險(xiǎn)對(duì)于CT圖像變得更加顯著，因?yàn)樗鼈兙哂懈眲〉?灰度級(jí)轉(zhuǎn)變，例如在軟組織與造影劑的交界處。人們必須小心地在CT圖像上使用多尺度技 術(shù)。產(chǎn)生對(duì)比度增強(qiáng)的圖像同時(shí)保持邊緣轉(zhuǎn)變的形狀的多尺度對(duì)比度增強(qiáng)算法已經(jīng) 在2006年12月11日提交的共同待定的歐洲專利申請(qǐng)06125766. 3中被描述。在該方法的一個(gè)實(shí)施例中，以一個(gè)或者多個(gè)尺度創(chuàng)建所述圖像的至少一個(gè)近似圖 像的轉(zhuǎn)換差圖像。，非線性地修正轉(zhuǎn)換差圖像。隨后，特定尺度的至少一個(gè)增強(qiáng)的中心差圖 像通過(guò)合并該尺度的或者更小尺度的被修正的轉(zhuǎn)換差圖像來(lái)計(jì)算。從所述圖像獲得的空間 局部化現(xiàn)象可以被用于創(chuàng)建增強(qiáng)的中心差圖像。最后，通過(guò)將重構(gòu)算法應(yīng)用于所述增強(qiáng)的 中心差圖像來(lái)計(jì)算增強(qiáng)的圖像。一般而言，各向同性的濾波器被用在分解和重構(gòu)過(guò)程中并且全方向的增強(qiáng)被應(yīng)用 于細(xì)節(jié)圖像中的系數(shù)。各向同性的設(shè)計(jì)概念在其中圖像統(tǒng)計(jì)是平穩(wěn)的(stationary)那些 情況下是合理的，意思是圖像中的每個(gè)小塊(patch)都通過(guò)與圖像的每個(gè)其他小塊相同的 隨機(jī)過(guò)程而被生成。然而，如果觀看圖像的如下區(qū)域即其中邊緣或者線或者均勻區(qū)域可能 是明顯的，則如下是清楚的基本過(guò)程不是平穩(wěn)的并且從小塊到小塊變化。本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的限制。這種限制是沒(méi)有能力促進(jìn)對(duì)圖像特征選擇性的檢測(cè)和增強(qiáng)，例如染色體圖像，其 中對(duì)于指定的DNA分析人們想要以特定尺度并且在某一方向和位置上增強(qiáng)染色體帶。

發(fā)明內(nèi)容
通過(guò)具有權(quán)利要求1所提出的特定的特征的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)上述方面。用于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的特定的特征在從屬權(quán)利要求中被提出。在本發(fā)明的上下文中，特定的術(shù)語(yǔ)定義如下多尺度分解機(jī)制圖像的多尺度(或者多分辨率)分解是以多個(gè)尺度計(jì)算所述圖像的細(xì)節(jié)圖像的過(guò) 程。多尺度分解機(jī)制一般涉及用于計(jì)算所述細(xì)節(jié)圖像的濾波器組。眾所周知的技術(shù)舉例 來(lái)說(shuō)有拉普拉斯金字塔(Iaplacianpyramid)、伯特金字塔(Burt Pyramid)、拉普拉斯堆 (Laplacian stack)、小波分解、QMF 濾波器組...。近似圖像近似圖像是以相同或者更大的尺度，或者以相同或者更低的分辨率表示原始灰 度值圖像的灰度值圖像。特定尺度的近似圖像與其中該尺度的所有細(xì)節(jié)已被省略的原始 灰度值圖像等同(Mallat S. G.，“多分辨率信號(hào)分解理論小波表示〃，IEEE模式識(shí)別 及機(jī)器智能學(xué)報(bào)，1989 年 7 月，卷 11，編號(hào) 7(" A Theory for Multisolution Signal Decomposition :The Wavelet Representation " , IEEE Trans. On Pattern Analysis andMachine Intelligence, Vol. 11, no. 7, July 1989))。細(xì)節(jié)圖像細(xì)節(jié)圖像被定義為表示某一尺度的近似圖像與更小尺度的近似圖像之間的差的 像素圖。轉(zhuǎn)換算子轉(zhuǎn)換算子是生成所述細(xì)節(jié)像素值的按像素的修正的算子，作為創(chuàng)建所述灰度值圖 像的對(duì)比度增強(qiáng)的形式的中間步驟。舉例來(lái)說(shuō)，這樣的算子已經(jīng)在歐洲專利EP 527 525中 被描述。由轉(zhuǎn)換函數(shù)定義所述修正并且可以例如將所述修正實(shí)現(xiàn)為查找表或者實(shí)現(xiàn)為乘法 放大。轉(zhuǎn)換差圖像尺度s的轉(zhuǎn)換差圖像是尺度s的近似圖像的每個(gè)像素中的基本對(duì)比度 (elementary contrast)的測(cè)量?？梢酝ㄟ^(guò)求該尺度s的近似圖像與經(jīng)轉(zhuǎn)換的形式之間的 差來(lái)計(jì)算它們。對(duì)基本對(duì)比度的其他計(jì)算是可能的，例如像素與相鄰像素的比可以被用于 在處理步驟之前是指數(shù)變換并且在所述處理步驟之后是對(duì)數(shù)變換的情況中。中心差圖像通過(guò)將合并算子(例如求和)應(yīng)用于所述轉(zhuǎn)換差圖像來(lái)計(jì)算中心差圖像。所述合 并算子可以是所述轉(zhuǎn)換差圖像中對(duì)應(yīng)的像素值的線性或者非線性函數(shù)。方向圖特定尺度的方向圖是對(duì)典型地與顯著的圖像結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的突出的或者局部主導(dǎo) 的方位的圖像內(nèi)的每個(gè)像素的表示。方向圖的可能的表示是向量圖、極坐標(biāo)表示(每個(gè)像素中的優(yōu)選方位的角度和幅 度)、笛卡爾坐標(biāo)表示(每個(gè)像素中的優(yōu)選方位的水平和垂直分量)。(在更簡(jiǎn)單的表示中， 只有角度被定義并且方位向量的幅度被除去)。計(jì)算方向圖的許多實(shí)現(xiàn)已經(jīng)被描述，從諸如第η階計(jì)量坐標(biāo)(then-th order gauge coordinate)、等照度線(在圖像中連接相等強(qiáng)度的點(diǎn)的線)的方位的復(fù)雜機(jī)制到諸 如水平和垂直梯度圖像的合并的更直接的實(shí)現(xiàn)變化。
所述方向圖也可以從細(xì)節(jié)圖像而被計(jì)算出。例子是通過(guò)邊緣小波生成的細(xì)節(jié)信 息，其中所述細(xì)節(jié)信息以不同尺度表示邊緣的局部化?；诒辉鰪?qiáng)并且被合并到中心差中的轉(zhuǎn)換差圖像的多尺度圖像處理產(chǎn)生如下的 可能性調(diào)節(jié)對(duì)存在于所述數(shù)字圖像中的方位的增強(qiáng)。各向異性的多尺度圖像處理基于如上定義的方向圖，其在特定尺度上為每個(gè)像素 定義所關(guān)心的優(yōu)選的局部方位?？梢詮乃鼋茍D像以及從所述細(xì)節(jié)圖像來(lái)計(jì)算出所述方向。進(jìn)一步，實(shí)現(xiàn)所述各向異性的多尺度圖像增強(qiáng)的兩個(gè)方法被描述轉(zhuǎn)換差圖像的 可控制的增強(qiáng)以及增強(qiáng)的轉(zhuǎn)換差圖像的各向異性的加權(quán)。兩種實(shí)現(xiàn)可以獨(dú)立于彼此而被應(yīng) 用或者一起被應(yīng)用以從所述轉(zhuǎn)換差圖像來(lái)產(chǎn)生增強(qiáng)的中心差。本發(fā)明一般地被實(shí)現(xiàn)為計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，當(dāng)其在計(jì)算機(jī)上被運(yùn)行時(shí)，所述計(jì)算機(jī) 程序產(chǎn)品適用于執(zhí)行權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法并且被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可 讀介質(zhì)上。本發(fā)明的方法可以被應(yīng)用于增強(qiáng)醫(yī)學(xué)圖像(諸如乳房攝像圖像、通過(guò)計(jì)算層析成 像得到的圖像等)的圖像質(zhì)量。本發(fā)明的另外的優(yōu)點(diǎn)和實(shí)施例從以下的描述及附圖將變得顯而易見(jiàn)。


圖1示出多分辨率圖像處理方案，其中從相同尺度的近似圖像來(lái)計(jì)算出中心差圖 像，圖2是圖1的高階(advanced)增強(qiáng)功能塊的細(xì)節(jié)圖，圖3和5示出根據(jù)本發(fā)明的多分辨率圖像處理方法的不同實(shí)現(xiàn)，圖4示出圖3所示的多分辨率圖像處理方法的圖像增強(qiáng)步驟，圖6示出圖5所示的多分辨率圖像處理方法的圖像增強(qiáng)步驟，圖7是關(guān)于用在上述圖像中的符號(hào)的圖列，圖8示出通過(guò)使轉(zhuǎn)換差的增強(qiáng)依賴于它們的方向的對(duì)增強(qiáng)的中心差的計(jì)算，圖9示出通過(guò)使其權(quán)重方向非獨(dú)立的對(duì)增強(qiáng)的中心差的計(jì)算。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的對(duì)比度增強(qiáng)算法適用于所有多尺度細(xì)節(jié)表示方法，通過(guò)應(yīng)用逆變換可以 根據(jù)其來(lái)計(jì)算原始圖像。其對(duì)于可以被計(jì)算為轉(zhuǎn)換差圖像的加權(quán)和的可反轉(zhuǎn)多尺度細(xì)節(jié)表示是適用的。所述轉(zhuǎn)換差圖像的加權(quán)因子和轉(zhuǎn)換偏置可以以如下方式從所述多尺度分解中被 減除使所述轉(zhuǎn)換差圖像的最終的加權(quán)和與所述細(xì)節(jié)像素值一致。對(duì)于這些多尺度細(xì)節(jié)表示，可以通過(guò)在所述加權(quán)和被計(jì)算之前將轉(zhuǎn)換算子應(yīng)用于 所述轉(zhuǎn)換差來(lái)增強(qiáng)對(duì)比度。為計(jì)算轉(zhuǎn)換差圖像的加權(quán)和，相同尺度(或者分辨率水平)的近似圖像或者更小 尺度(或者更精細(xì)的分辨率水平)的近似圖像可以被使用?，F(xiàn)有技術(shù)狀況的多尺度對(duì)比度增強(qiáng)算法將圖像分解為多尺度表示，所述多尺度表
6示包括以多個(gè)尺度表示細(xì)節(jié)的細(xì)節(jié)圖像以及殘留圖像。一些重要的多尺度分解是小波分解、拉普拉斯_高斯(或者LoG分解)、高斯差分 (或者DoG)分解以及伯特金字塔。通過(guò)應(yīng)用隨后是子采樣步驟的高通及低通濾波器級(jí)聯(lián)來(lái)計(jì)算所述小波分解。高通濾波器從特定尺度的近似圖像中提取細(xì)節(jié)信息。在所述伯特金字塔分解中，通過(guò)減去尺度k+Ι的近似圖像的過(guò)采樣(upsampled) 形式從尺度k的近似圖像提取出細(xì)節(jié)信息。在如EP 527 525中所公開(kāi)的一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)狀況的方法中，通過(guò)隨后是多尺度重 構(gòu)的細(xì)節(jié)圖像中的像素值的轉(zhuǎn)換來(lái)創(chuàng)建圖像的對(duì)比度增強(qiáng)的形式。多尺度分解的所有上述實(shí)現(xiàn)具有共同的特性。通過(guò)合并滑動(dòng)鄰域中的像素值可以 從近似圖像計(jì)算出細(xì)節(jié)圖像中的每個(gè)像素值。在上述情況中，合并函數(shù)是加權(quán)求和。對(duì)于小波分解，尺度k的細(xì)節(jié)圖像中的像素值被計(jì)算為dk+1 =丨(hd*gk)gk+1 = I (ld*gk)其中hd是高通濾波器，、是低通濾波器，*是卷積算子并且丨是亞采樣 (subsampling)算子(艮口省去每第二行禾口列(every second row andcolumn))。對(duì)于小波重構(gòu)，尺度k的增強(qiáng)的近似圖像被計(jì)算為hk=lr*( hk+1)+hr*( f(dk+1))其中、是高通濾波器，Ir是低通濾波器并且丨是過(guò)采樣算子(即在任兩行和列 (any two rows and columns)之間插入具有0值的像素)。對(duì)于伯特分解，尺度k的細(xì)節(jié)圖像中的像素值被計(jì)算為dk = gk-4g* ( gk+1)或者dk = gk-4g* ( ( I (g*gk)))或者dk = (l_4g*( ( I g))) *gk其中g(shù)是高斯低通濾波器并且1是恒等算子。對(duì)于伯特重構(gòu)，尺度k的增強(qiáng)的近似圖像被計(jì)算為hk = 4g*( hk+1)+f(dk)其中f (χ)是轉(zhuǎn)換算子。作為加權(quán)和的多尺度細(xì)節(jié)像素值假如在伯特多尺度分解中具有系數(shù)Wu的5X5高斯濾波器被使用，其中k =-2，. . . 2并且1 = -2，. . . 2，所述亞采樣算子去除每第二行和列并且所述過(guò)采樣算子在 任兩行和列之間插入具有值0的像素。在近似圖像gk+1中處于位置i，j的像素被計(jì)算為 在過(guò)采樣的圖像Uk中處于位置i，j的像素被計(jì)算為
在過(guò)采樣的、經(jīng)平滑的圖像guk中處于位置i，j的像素被計(jì)算為 最后，在細(xì)節(jié)圖像dk中處于位置i，j的像素被計(jì)算為 一般而言，在細(xì)節(jié)圖像d、中處于位置i，j的像素可以被計(jì)算為相同或者更小尺度k，k—l，k一2，…的近似圖像中的像素的加權(quán)和
其中l(wèi) E{0，．．．，k}并且r一亞采樣因子”一k’
因?yàn)?br> 所以在細(xì)節(jié)圖像d、中處于位置i，j的像素可以被計(jì)算為
其表示了近似圖像中的中心像素和相鄰像素之間的像素值的差。它是局部對(duì)比度的測(cè)量。
所述轉(zhuǎn)換差的加權(quán)和被稱為中心差C、(i，j)。
同樣地，對(duì)于小波分解，細(xì)節(jié)圖像中的像素值可以被計(jì)算為近似圖像中的像素的 加權(quán)和。通過(guò)將具有濾波器系數(shù)hm,n的高通濾波器h應(yīng)用于近似圖像&來(lái)計(jì)算細(xì)節(jié)圖像 dk+1中的像素值。該濾波操作之后是去除每第二行和列的亞采樣算子。 在細(xì)節(jié)圖像dk+1中處于位置i，j的像素被計(jì)算為 所以在細(xì)節(jié)圖像dk+1中處于位置i，j的像素可以被計(jì)算為 dk+l (i, j) = Kn (st (2O) — gk O· + + n))JSgk(2i,2j)-gk(2i+m,2j+n)表示轉(zhuǎn)換差。以相似的方式，可以被證明的是其他多尺度分解方法中的細(xì)節(jié)圖像也可以被表 示為轉(zhuǎn)換差圖像的合并。轉(zhuǎn)換操作在像EP 527 525中所公開(kāi)的一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)狀況的方法中，通過(guò)將轉(zhuǎn)換算子f (χ) 應(yīng)用于細(xì)節(jié)圖像dk來(lái)獲得對(duì)比度增強(qiáng)，或者，等同地為 這樣的轉(zhuǎn)換算子的例子是S形函數(shù)(sigmoid function)。這樣的轉(zhuǎn)換算子的另一 個(gè)例子是像在EP 525 527中所公開(kāi)的一個(gè)對(duì)比度增強(qiáng)函數(shù)。所述轉(zhuǎn)換算子的形狀取決于 對(duì)增強(qiáng)的特定需求，其意圖是與高值細(xì)節(jié)像素相比更多地放大低值細(xì)節(jié)像素。轉(zhuǎn)換步驟可能在被重構(gòu)的、對(duì)比度增強(qiáng)的圖像中引起邊緣轉(zhuǎn)變的形狀的變形 (deformation)。原因是所述轉(zhuǎn)換函數(shù)的非線性?！愣?，下列各項(xiàng)適用于非線性函數(shù)f(x+y) ^ f(x)+f(y)現(xiàn)有技術(shù)狀況的算法首先將細(xì)節(jié)圖像dk中的像素值計(jì)算為加權(quán)和并且此后應(yīng)用 所述轉(zhuǎn)換步驟。通過(guò)將細(xì)節(jié)圖像dk中的像素值重寫為轉(zhuǎn)換差的加權(quán)和，有可能在求和之前而不是 之后應(yīng)用所述轉(zhuǎn)換步驟。因?yàn)閷?duì)于高通濾波器，濾波器系數(shù)的和等于O=°或者=
9
現(xiàn)在通過(guò)將所述轉(zhuǎn)換步驟應(yīng)用于所述轉(zhuǎn)換差來(lái)得到對(duì)比度增強(qiáng)/fe (“ 力)=Σ Σrj) - Si (ri + m, rj + η))
m η以此方式，所述邊緣轉(zhuǎn)變的形狀在對(duì)比度被增強(qiáng)的、重構(gòu)的圖像中更好地被保持。如果對(duì)于每個(gè)尺度k，從滿分辨率圖像g(l計(jì)算出該尺度的細(xì)節(jié)圖像，并且增強(qiáng)被應(yīng) 用于所述中心差，則所述邊緣轉(zhuǎn)變的形狀在重構(gòu)之后最佳地被保持。本發(fā)明的不同實(shí)現(xiàn)在圖1、3和5中被示出，其中對(duì)應(yīng)的增強(qiáng)步驟在圖2、4和6中 被示出。圖1示出多尺度圖像處理方案，其中從相同尺度的近似圖像計(jì)算出所述中心差圖 像。該圖示出配備有控制路徑的用于多分辨率圖像處理的擴(kuò)展方案。從不同尺度的近似圖 像，所述中心差圖像被計(jì)算出并且在受控的增強(qiáng)塊E中被增強(qiáng)。塊E的輸出經(jīng)受重構(gòu)過(guò)程。圖2示出利用從近似圖像獲得的方向圖的受控的增強(qiáng)塊E。功能塊Ak這些濾波塊可以被用于增強(qiáng)近似圖像或者從所述近似圖像計(jì)算出某些特性，典型 地為水平和垂直梯度圖像。這些特性可以被用于計(jì)算所述方向圖。在特定的實(shí)施例中，所述近似圖像在方向圖從其被計(jì)算出之前被增強(qiáng)。舉例來(lái)說(shuō)， 這可以通過(guò)對(duì)所述近似圖像進(jìn)行額外的平滑以減少噪聲及不相關(guān)的小的圖像結(jié)構(gòu)對(duì)方向 圖計(jì)算的影響來(lái)執(zhí)行。同樣地，其他特性可以從所述近似圖像計(jì)算出，例如水平和垂直梯度圖像。在下一 個(gè)步驟中，即在方向圖生成器中(將在下文中被描述)，兩個(gè)圖像可以被合并以計(jì)算所述方 向圖。方向圖生成器(g M特定尺度的方向圖對(duì)于圖像內(nèi)的每個(gè)像素是顯著的圖像結(jié)構(gòu)的突出的或者局部 主導(dǎo)的方位的表示。方向圖的可能表示已經(jīng)在上文中被描述。各向異性增強(qiáng)各向異性增強(qiáng)通過(guò)(1)所述轉(zhuǎn)換差圖像的受控的增強(qiáng)，由此所述控制取決于所述 方向圖的內(nèi)容，或者(2)通過(guò)增強(qiáng)的轉(zhuǎn)換差圖像的各向異性的加權(quán)(系數(shù)Wj)來(lái)執(zhí)行。兩 種實(shí)現(xiàn)可以獨(dú)立于彼此被應(yīng)用或者可以一起被應(yīng)用于從所述轉(zhuǎn)換差圖像來(lái)創(chuàng)建出增強(qiáng)的 中心差。轉(zhuǎn)換差圖像的可控制的增強(qiáng)每個(gè)增強(qiáng)的中心差被計(jì)算為增強(qiáng)的轉(zhuǎn)換差圖像的合并。轉(zhuǎn)換差是近似圖像中中心像素與在其局部鄰域中的像素的像素值的差。通過(guò)使用這兩個(gè)像素相對(duì)于彼此的空間方向，可以將所述增強(qiáng)用于根據(jù)所關(guān)心的 預(yù)先定義的方向更多或者更少地修正轉(zhuǎn)換差。例子(參見(jiàn)圖8-3D圖像中的不同的層表示不同的值)假定噪聲邊緣存在于所述圖像內(nèi)的所關(guān)心的區(qū)域中。為了合并邊緣的增強(qiáng)而同時(shí)減小噪聲的影響，可以增強(qiáng)具有與邊緣方向垂直的方 向的轉(zhuǎn)換差并且衰減平行于所述邊緣的轉(zhuǎn)換差。
后一種差圖像表示不想要的噪聲圖像結(jié)構(gòu)，而第一種表示在所述邊緣上的局部對(duì) 比度。具有在這兩者之間的方向的轉(zhuǎn)換差圖像將經(jīng)歷中間的增強(qiáng)。從近似圖像gk_m開(kāi)始，通過(guò)合并圖像gk_m的水平和垂直梯度來(lái)計(jì)算方向圖Μ。為了 減小噪聲對(duì)梯度計(jì)算的影響，使用例如中值濾波器對(duì)所述近似圖像gk_m進(jìn)行濾波，產(chǎn)生被濾 波的圖像Ak(gk_m)。使用水平和垂直方位上的核(kernel) {1,-1}來(lái)計(jì)算所述圖像內(nèi)的垂直 和(en)水平一階梯度。如果所述方向圖M表示例如顯著的圖像結(jié)構(gòu)的局部方位(或者垂直于其)，所述圖 被計(jì)算為垂直和水平梯度的比的反正切函數(shù) 該方向圖M被用作所述LUT算子的控制輸入。LUT算子具有兩個(gè)輸入，轉(zhuǎn)換差以及方向圖，并且生成增強(qiáng)的轉(zhuǎn)換差作為輸出。這 種可控制的LUT算子LUT(dk，M(i，j))的例子是轉(zhuǎn)換算子f(dk)與附加的依賴于方向的放 大函數(shù)Απιρ(θ)的合并，其中θ是方向圖M(i，j)的函數(shù)。所述轉(zhuǎn)換算子f(dk)的例子是S形函數(shù)以及像在EP 525 527中所公開(kāi)的一個(gè)對(duì) 比度增強(qiáng)函數(shù)。所述轉(zhuǎn)換算子的形狀取決于所述增強(qiáng)的特定的要求，其意圖是與高值轉(zhuǎn)換 差相比更多地放大低值轉(zhuǎn)換差。取決于方向的放大函數(shù)典型地返回沿優(yōu)選方位的最大放大因子、用于垂直于優(yōu)選 方位的最小放大因子以及用于中間的方向的逐漸變化的放大因子。這種依賴于方向的放大函數(shù)的例子是與常數(shù)放大因子b相乘的余弦函數(shù)。作為該 函數(shù)的輸入，可以求由所述方向圖M(i，j)規(guī)定的所關(guān)心的局部方位和處于位置(m，n)的轉(zhuǎn) 換差相對(duì)于所關(guān)心的中心像素的方向之間的差A(yù)mp ( θ ) = bcos ( θ )其中θ = M (i，j)-angle (dk(i+m，j+n)并且 angle (dk(i+m，j+n) = tan-1 (n/m)可控制的LUT算子的更高階的實(shí)現(xiàn)是多維度的查找表。所述LUT算子的結(jié)果是增強(qiáng)的轉(zhuǎn)換差以及所述轉(zhuǎn)換差沿由M(i，j)所規(guī)定的方位 的附加的增強(qiáng)(在圖8中由增強(qiáng)的轉(zhuǎn)換差em,n的灰色背景的暗度來(lái)指示)。接著使用各向同性的權(quán)重wm,n合并增強(qiáng)的轉(zhuǎn)換差來(lái)計(jì)算處于位置i，j的增強(qiáng)的中心差。權(quán)重wm,n被計(jì)算使得未增強(qiáng)的轉(zhuǎn)換差的加權(quán)和剛好匹配將通過(guò)伯特分解的直接應(yīng) 用所生成的細(xì)節(jié)像素值。增強(qiáng)的轉(zhuǎn)換差圖像的各向異性加權(quán)為從處于每個(gè)位置(X，y)的轉(zhuǎn)換差圖像計(jì)算出中心差，求所述轉(zhuǎn)換差的加權(quán)和。 在2006年12月11日提交的歐洲專利申請(qǐng)06 125 766. 3中，權(quán)重是各向同性的并且沒(méi)有 定義優(yōu)先的方位。通過(guò)根據(jù)它們相對(duì)于中心權(quán)重的空間方向來(lái)改變權(quán)重，可以在總的和中改變沿預(yù) 先定義的方向的轉(zhuǎn)換差的重要性。例子(參見(jiàn)圖9-3D圖像中的不同的層表示不同的值)
假定噪聲邊緣存在于所述圖像內(nèi)的所關(guān)心的區(qū)域中。如果在減小噪聲的同時(shí)希望得到該邊緣的增強(qiáng)，則可以將相對(duì)較高的權(quán)重應(yīng)用于 具有與所述邊緣方向垂直的方向的增強(qiáng)的轉(zhuǎn)換差并且將相對(duì)較低的權(quán)重應(yīng)用于平行于所 述邊緣的增強(qiáng)的轉(zhuǎn)換差。后一種轉(zhuǎn)換差表示不想要的噪聲圖像結(jié)構(gòu)，而第一種表示在所述 邊緣上的局部對(duì)比度。具有在這兩者之間的方向的增強(qiáng)的轉(zhuǎn)換差將以中間的權(quán)重被考慮在 內(nèi)。根據(jù)近似圖像點(diǎn)’對(duì)方向圖M的計(jì)算在第一實(shí)施例中詳細(xì)地被解釋。代替將所述方向圖M用作所述LUT算子的控制輸入，所述方向圖M也可以被用作 控制參數(shù)來(lái)產(chǎn)生各向異性的權(quán)重n。在該實(shí)施例中，LUT算子僅取決于未增強(qiáng)的轉(zhuǎn)換差，例如像上文所規(guī)定的轉(zhuǎn)換算子 f(dk)。對(duì)于圖像內(nèi)的每個(gè)位置i，j各向同性的權(quán)重wm,n相對(duì)于它們到如所述方向圖M(i， j)規(guī)定的所關(guān)心的局部方位的方向而被修正。作為修正算子，放大函數(shù)的機(jī)制如在第一實(shí)施例中所解釋的那樣被使用。所述各向同性的權(quán)重wm, n被乘以依賴于方向的放大函數(shù)，其典型地返回沿優(yōu)選方 位的最大乘法因子、用于垂直于所述優(yōu)選方位的方向的最小乘法因子以及用于所述中間的 方向的逐漸變化的乘法因子(在圖9中用權(quán)重wm,n的灰色背景的暗度來(lái)指示)。這種依賴于方向的放大函數(shù)的例子是余弦函數(shù)。作為該函數(shù)的輸入，可以求由所 述方向圖M(i，j)規(guī)定的所關(guān)心的局部方位和處于位置(m，n)的權(quán)重相對(duì)于所述中心位置 (0,0)的方向之間的差A(yù)mp ( θ ) = cos( θ )其中θ = M (i, j) -angle (wk (m, η)并且 angle (wk (m, η) = tarT1 (n/m)此外，所述各向異性的權(quán)重被歸一化使得所述權(quán)重的和等于1。在最后一個(gè)步驟中，通過(guò)使用所述各向異性的權(quán)重合并增強(qiáng)的轉(zhuǎn)換差來(lái)計(jì)算中心 差。這為沿由所述方向圖M(i，j)規(guī)定的所關(guān)心的局部方位被定向的增強(qiáng)的轉(zhuǎn)換差產(chǎn)生相 對(duì)較高的權(quán)重。圖8和9所示的增強(qiáng)方法的合并也是可能的。
權(quán)利要求
一種增強(qiáng)由數(shù)字信號(hào)表示的圖像的對(duì)比度的方法，其中-通過(guò)將多尺度分解算法應(yīng)用于所述圖像來(lái)創(chuàng)建一個(gè)或者多個(gè)尺度的至少一個(gè)近似圖像，在表示所述圖像的灰度值的尺度的近似圖像中該尺度的所有細(xì)節(jié)已被省略并且由對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)圖像表示，-通過(guò)按像素將尺度s的近似圖像的值與所述近似圖像的經(jīng)轉(zhuǎn)換的形式的值相減來(lái)創(chuàng)建轉(zhuǎn)換差圖像，-非線性修正被應(yīng)用于所述(一個(gè)或者多個(gè))轉(zhuǎn)換差圖像的值，-特定尺度的至少一個(gè)增強(qiáng)的中心差圖像通過(guò)合并該尺度的或者具有權(quán)重wi，j的更小尺度的所述被修正的轉(zhuǎn)換差圖像而被計(jì)算，其中根據(jù)所述分解算法來(lái)選擇所述權(quán)重wi，j以便如果通過(guò)非線性修正的所述增強(qiáng)沒(méi)有被執(zhí)行，則所述圖像的多尺度分解的等同物將被獲得以便所述至少一個(gè)中心差圖像等于所述特定尺度的細(xì)節(jié)圖像，-通過(guò)將反轉(zhuǎn)所述圖像分解算法的圖像重構(gòu)算法應(yīng)用于所述圖像分解來(lái)計(jì)算增強(qiáng)的圖像，所述圖像分解在所述特定尺度的所述細(xì)節(jié)圖像已被所述至少一個(gè)增強(qiáng)的中心差圖像替代之后產(chǎn)生，其特征在于所述轉(zhuǎn)換差圖像的值的所述非線性修正由方向圖的值控制，所述方向圖在特定尺度上為每個(gè)像素包括所關(guān)心的局部方位。
2.一種增強(qiáng)由數(shù)字信號(hào)表示的圖像的對(duì)比度的方法，其中_創(chuàng)建一個(gè)或者多個(gè)尺度的至少一個(gè)近似圖像，在表示所述圖像的灰度值的尺度的近 似圖像中該尺度的所有細(xì)節(jié)已被省略，-通過(guò)按像素將尺度s的近似圖像的值與所述近似圖像的經(jīng)轉(zhuǎn)換的形式的值相減來(lái)創(chuàng) 建轉(zhuǎn)換差圖像，-非線性修正被應(yīng)用于所述(一個(gè)或者多個(gè))轉(zhuǎn)換差圖像的值， -特定尺度的至少一個(gè)增強(qiáng)的中心差圖像通過(guò)合并該尺度的或者具有權(quán)重Wy的更小 尺度的所述被修正的轉(zhuǎn)換差圖像而被計(jì)算，-通過(guò)將重構(gòu)算法應(yīng)用于所述增強(qiáng)的中心差圖像來(lái)計(jì)算增強(qiáng)的圖像， 其特征在于，通過(guò)用由所述方向圖控制的權(quán)重對(duì)被修正的轉(zhuǎn)換差圖像的值進(jìn)行各向異 性的加權(quán)來(lái)計(jì)算所述增強(qiáng)的中心差圖像中的至少一個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的方法，其特征在于，其中所述轉(zhuǎn)換差圖像的值的所述非 線性修正由方向圖的值控制，所述方向圖在特定尺度上為每個(gè)像素包括所關(guān)心的局部方位 并且所述被修正的轉(zhuǎn)換差圖像中的至少一個(gè)經(jīng)受由所述方向圖控制的各向異性加權(quán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的方法，其特征在于，其中特定尺度的轉(zhuǎn)換差圖像從相同 尺度的近似圖像被計(jì)算出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的方法，其特征在于，其中所有所述轉(zhuǎn)換差圖像從所述原 始圖像被計(jì)算出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的方法，其特征在于，其中尺度k的轉(zhuǎn)換差圖像從尺度m 的近似圖像被計(jì)算出，其中m表示尺度1和尺度k-Ι之間的尺度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的方法，其特征在于，其中所述中心差圖像與所述多尺度細(xì)節(jié)圖像一致。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，其中所述圖像是 乳房攝像圖像。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，其中所述圖像是 CT圖像。
10.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，當(dāng)其在計(jì)算機(jī)上被運(yùn)行時(shí)，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品執(zhí)行前述權(quán) 利要求中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法。
11.一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的程序代碼，所述計(jì) 算機(jī)可執(zhí)行的程序代碼適用于執(zhí)行前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的步驟。
全文摘要
一個(gè)或者多個(gè)尺度的圖像的至少一個(gè)近似圖像被創(chuàng)建。通過(guò)按像素將尺度s的近似圖像的值與所述近似圖像的經(jīng)轉(zhuǎn)換的形式的值相減來(lái)創(chuàng)建轉(zhuǎn)換差圖像。非線性修正被應(yīng)用于所述(一個(gè)或者多個(gè))轉(zhuǎn)換差圖像的值并且特定尺度的至少一個(gè)增強(qiáng)的中心差圖像通過(guò)合并該尺度的或者具有權(quán)重Wi，j的更小尺度的被修正的轉(zhuǎn)換差圖像而被計(jì)算。通過(guò)將重構(gòu)算法應(yīng)用于所述增強(qiáng)的中心差圖像來(lái)計(jì)算增強(qiáng)的圖像。所述轉(zhuǎn)換差圖像的值的非線性修正由方向圖的值來(lái)控制，所述方向圖為每個(gè)像素包括所關(guān)心的局部方位。另外地或者可替代地，通過(guò)用由所述方向圖控制的權(quán)重對(duì)所述增強(qiáng)的轉(zhuǎn)換差進(jìn)行各向異性的加權(quán)來(lái)計(jì)算至少一個(gè)增強(qiáng)的中心差圖像。
文檔編號(hào)G06T5/00GK101889295SQ200880120038
公開(kāi)日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2008年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月8日
發(fā)明者P·武伊爾斯特克, T·伯滕斯 申請(qǐng)人:愛(ài)克發(fā)醫(yī)療保健公司