專利名稱：用于分析圖象結(jié)構(gòu)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)離散的圖形元素或象素圖象的處理，特別涉及一種用于自動(dòng)標(biāo)識(shí)和增強(qiáng)由這種圖象中的象素所限定的特定結(jié)構(gòu)或顯著特征的技術(shù)。這種技術(shù)特別適用于醫(yī)學(xué)圖象系統(tǒng)及其圖象模態(tài)，例如磁共振圖象。
各種用于采集和處理離散象素圖象數(shù)據(jù)的技術(shù)已被開發(fā)研制出來(lái)。離散象素圖象由一個(gè)象素陣列或象素矩陣構(gòu)成，這些象素具有不同的特性，如亮度、顏色等。根據(jù)所采用的圖象模態(tài)，可以以不同的方式得到限定每個(gè)象素的數(shù)據(jù)。例如，醫(yī)學(xué)圖象模態(tài)包括磁共振圖象技術(shù)、X-射線技術(shù)等，但是，一般地，每個(gè)象素以一個(gè)信號(hào)，典型地以一個(gè)表示檢測(cè)到的參數(shù)的數(shù)字化數(shù)值來(lái)表示，例如每個(gè)象素區(qū)域內(nèi)的受激物質(zhì)發(fā)射或每個(gè)象素區(qū)域內(nèi)接收到的輻射。為了便于對(duì)圖象進(jìn)行解釋，必須對(duì)這些象素值進(jìn)行濾波和處理以增強(qiáng)觀測(cè)者感興趣的特性的清晰度。最后，重新構(gòu)成這個(gè)被處理的圖象以進(jìn)行顯示或打印。
已采用各種用于增強(qiáng)離散象素圖象的技術(shù)以便有助于對(duì)這圖象進(jìn)行顯示，這種技術(shù)可以采用標(biāo)識(shí)由圖象矩陣內(nèi)的多串象素或多組象素限定的對(duì)比區(qū)域、邊緣等。平滑和銳化步驟用于顯示出特定的邊緣或?qū)Ρ葏^(qū)域，或用于使與感興趣的部分無(wú)關(guān)的特定區(qū)域不被強(qiáng)調(diào)。
但是，迄今為止，這些公知的技術(shù)并不是總能提供令人滿意的靈活性和計(jì)算效率。特別是，現(xiàn)有的技術(shù)在限定醒目的結(jié)構(gòu)區(qū)時(shí)需要操作員的介入，有時(shí)在達(dá)到可接受的最終圖象效果之前，需要根據(jù)操作員的調(diào)整，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行多次處理。而且，系統(tǒng)之間和一個(gè)系統(tǒng)的圖象之間在圖象信號(hào)采集、處理和顯示電路上的變化導(dǎo)致了限定一個(gè)圖象的象素之間的關(guān)系上的相應(yīng)變化，從而不能始終如一地檢測(cè)、處理和顯示一個(gè)對(duì)象中令人感興趣部分的結(jié)構(gòu)。因此，在一個(gè)圖象內(nèi)和在一組圖象之間都難以對(duì)結(jié)構(gòu)、紋理(texture)、對(duì)比度以及其它圖象特征進(jìn)行觀測(cè)和比較。其結(jié)果是，使參與提供這些圖象的醫(yī)生或放射學(xué)家對(duì)相關(guān)的結(jié)構(gòu)做出解釋增加了難度。
本發(fā)明提供了一種標(biāo)識(shí)離散象素圖象中的醒目的結(jié)構(gòu)區(qū)的技術(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，該技術(shù)利用為每個(gè)象素而生成的梯度數(shù)據(jù)自動(dòng)確定一個(gè)用于區(qū)分所產(chǎn)生的圖象中的結(jié)構(gòu)特征和非結(jié)構(gòu)特征的梯度閾值．在選擇用于限定圖象結(jié)構(gòu)區(qū)的梯度閾值的過(guò)程中所采用的參數(shù)，可以由操作員來(lái)設(shè)置或修改，或取決于隱含值，從而提供了靈活性并且可以根據(jù)需要而減少操作員的人工介入。還可以根據(jù)圖象的矩陣大小來(lái)改變用于限定圖象結(jié)構(gòu)區(qū)的參數(shù)。該技術(shù)還適用于從圖象的結(jié)構(gòu)區(qū)中分離出較小的有干擾區(qū)域，以節(jié)省計(jì)算量的方式標(biāo)識(shí)出這些區(qū)域，并由隱含值或操作員選定的值來(lái)限定它們的尺寸。通過(guò)平滑和銳化過(guò)程，所生成的結(jié)構(gòu)區(qū)被進(jìn)一步增強(qiáng)。該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于從各圖象模態(tài)中采集的圖象類型。


圖1是用于增強(qiáng)一個(gè)對(duì)象的離散象素圖象的磁共振圖象系統(tǒng)的示意圖；圖2是由一個(gè)象素矩陣構(gòu)成的離散象素圖象的示例，其中用于限定結(jié)構(gòu)區(qū)和非結(jié)構(gòu)區(qū)的象素具有不同的亮度；圖3是用于處理一個(gè)離散象素圖象以便標(biāo)識(shí)其結(jié)構(gòu)區(qū)并增強(qiáng)該圖象中的結(jié)構(gòu)區(qū)和非結(jié)構(gòu)區(qū)域的控制邏輯示例的流程圖；圖4是用于標(biāo)識(shí)一個(gè)離散象素圖象中的結(jié)構(gòu)特征的控制邏輯示例的流程圖；圖5是用在圖4的步驟中的用于生成圖象的每個(gè)離散象素的梯度(gradient)分量的元素或模塊圖；圖6是用于標(biāo)識(shí)將結(jié)構(gòu)區(qū)從圖象中的非結(jié)構(gòu)區(qū)中分離出來(lái)的梯度閾值的圖象的梯度直方圖；圖7是用于從結(jié)構(gòu)區(qū)清晰度中有選擇地消除較小或有干擾區(qū)域的控制邏輯示例流程圖；圖8是用于通過(guò)二進(jìn)制秩序?yàn)V波對(duì)圖象中標(biāo)識(shí)出的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行處理的控制邏輯示例流程圖；圖9是用于對(duì)一個(gè)圖象中標(biāo)識(shí)出的結(jié)構(gòu)進(jìn)行定向平滑的控制邏輯示例流程圖；圖10是用于執(zhí)行圖9所示的處理過(guò)程中的主向定向平滑的控制邏輯示例流程圖；圖11示出了圖10所示的定向平滑過(guò)程中所采用的方向索引；圖12是用于通過(guò)圖9所示的過(guò)程執(zhí)行局部定向平滑的控制邏輯示例流程圖13是用于對(duì)一個(gè)離散象素圖象中的非結(jié)構(gòu)區(qū)域進(jìn)行均化平滑的控制邏輯示例流程圖；圖14是用于對(duì)一個(gè)離散象素圖象中的結(jié)構(gòu)區(qū)域進(jìn)行定向銳化的控制邏輯示例流程圖；以及圖15是用于重新采用一個(gè)離散象素圖象中的非結(jié)構(gòu)區(qū)域的特定紋理特征的控制邏輯示例流程圖。
參照?qǐng)D1，一個(gè)磁共振系統(tǒng)10包括一個(gè)與用于采集和處理離散象素?cái)?shù)據(jù)的電路相耦合的掃描儀12。掃描儀12包括一個(gè)其中可放置一個(gè)主體(subject)16的支撐結(jié)構(gòu)14，用于采集表示內(nèi)部特征的圖象，如組織、流體等，掃描儀12包括一個(gè)電磁構(gòu)件18，用于以所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所公知的方式產(chǎn)生一個(gè)電磁場(chǎng)。在掃描儀12中還提供了勵(lì)磁和讀出線圈20，以用于激勵(lì)主體16中的旋磁材料和讀取來(lái)自該材料的發(fā)射。
由線圈20感測(cè)到的信號(hào)被編碼以便提供表示主體內(nèi)特定位置所發(fā)出的激勵(lì)信號(hào)的數(shù)字值，并將這些信號(hào)傳輸?shù)叫盘?hào)采集電路22。信號(hào)采集電路22在特定的圖象采集序列中還提供用于配置和協(xié)調(diào)線圈20發(fā)出的場(chǎng)強(qiáng)(fields)的控制信號(hào)。信號(hào)采集電路22將編碼圖象信號(hào)發(fā)送到一個(gè)信號(hào)處理電路24。信號(hào)處理電路24執(zhí)行一個(gè)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)電路26中的預(yù)先設(shè)立的控制邏輯程序，對(duì)從信號(hào)采集電路22接收到的信號(hào)進(jìn)行濾波和調(diào)節(jié)，以提供用于表示所獲得的圖象中的每個(gè)象素的數(shù)字值，然后，這些數(shù)值被存入存儲(chǔ)電路26中，以備后續(xù)的處理和顯示之用。
信號(hào)處理電路24通過(guò)一個(gè)輸入接口電路30接收來(lái)自一個(gè)輸入設(shè)備28的配置和控制命令，輸入設(shè)備28通常包括一個(gè)操作員站和鍵盤，用于有選擇地輸入配置參數(shù)和控制特定的圖象采集序列，信號(hào)處理電路24還通過(guò)一個(gè)輸出接口電路34與一個(gè)輸出設(shè)備32耦合。輸出設(shè)備32通常包括一個(gè)監(jiān)視器和一臺(tái)打印機(jī)，用于在由電路24執(zhí)行的圖象增強(qiáng)處理的基礎(chǔ)上，生成重新構(gòu)成的圖象。
應(yīng)當(dāng)注意的是，雖然在當(dāng)前討論中參照了由磁共振圖象系統(tǒng)生成的離散象素圖象，但是此處所描述的信號(hào)處理技術(shù)并不受限于任何一種特定圖象模態(tài)。因此，這些技術(shù)也可以適用于通過(guò)X-射線系統(tǒng)、PET系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)層析X-射線照相系統(tǒng)等得到的圖象數(shù)據(jù)。還應(yīng)當(dāng)注意的是，在所述的實(shí)施例中，信號(hào)處理電路24、存儲(chǔ)電路26、輸入和輸出接口電路30和34被包含在一個(gè)編程的數(shù)字計(jì)算機(jī)中。但是，用于實(shí)現(xiàn)此處所述的技術(shù)的電路也可被配置成專用微處理器、模擬電路或數(shù)字與模擬電路的組合中的適當(dāng)程序。
圖2示出一個(gè)通過(guò)系統(tǒng)10產(chǎn)生的離散象素圖象的例子。圖象36由一個(gè)40行42列的離散象素矩陣構(gòu)成，每個(gè)象素38彼此相鄰排列。這些象素的行和列提供了預(yù)先設(shè)立的矩陣寬度44和矩陣高度46。典型的矩陣尺寸包括256×256象素；512×512象素；1024×1024象素等?？赏ㄟ^(guò)輸入設(shè)備28選擇特定的圖象矩陣大小(參看圖1)并且可根據(jù)諸如要成像的主體和所需的分辨率之類的因素來(lái)改變圖象矩陣的大小。
如圖2所示，圖象36包括由較長(zhǎng)的連線構(gòu)成的結(jié)構(gòu)區(qū)域48，其中的較長(zhǎng)連線是由相鄰的象素限定而成的。圖象36還包括位于結(jié)構(gòu)區(qū)域48外圍的非結(jié)構(gòu)區(qū)域50。圖象36還包括不同大小(即相鄰象素的個(gè)數(shù))的游離后生物(artifact)52，它們可以被限定為結(jié)構(gòu)區(qū)域，或者按照下述的方法將它們從結(jié)構(gòu)區(qū)的限定中刪除。
按照?qǐng)D3所示的控制邏輯，標(biāo)識(shí)并增強(qiáng)圖象36中的結(jié)構(gòu)區(qū)域48和非結(jié)構(gòu)區(qū)域50。最好由信號(hào)處理電路24根據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)電路26中的適當(dāng)編程代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)控制邏輯。由圖3中的附圖標(biāo)記60所指示的控制邏輯程序從步驟62開始，對(duì)信號(hào)增強(qiáng)處理中所采用的參數(shù)進(jìn)行初始化。這個(gè)初始化步驟包括讀取后面討論中所述的各參數(shù)的隱含值和由操作員選定的值，例如將要從結(jié)構(gòu)區(qū)中刪除的較小區(qū)域的大小、焦距(focus)參數(shù)等。如果需要，可以通過(guò)輸入設(shè)備28對(duì)一些特定參數(shù)進(jìn)行提示，例如圖象矩陣大小，使操作員可以在幾種參數(shù)選擇之間進(jìn)行選擇。
在步驟64，信號(hào)處理電路24收集并歸一化所獲得的用于限定圖象36的象素的原始數(shù)據(jù)，在所述的實(shí)施例中，此步驟包括讀取表示每個(gè)象素處的亮度的數(shù)字值，并將這些亮度值標(biāo)定在一個(gè)希望的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)。例如，確定圖象中的最大和最小亮度值并利用其來(lái)確定輸出設(shè)備32的整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍上的定標(biāo)因數(shù)。而且，將一個(gè)數(shù)據(jù)補(bǔ)償值加到每個(gè)象素值上或從每個(gè)象素值中減去一個(gè)數(shù)據(jù)補(bǔ)償值以校正所得到的數(shù)據(jù)中存在的亮度偏移。在步驟64，電路24對(duì)圖3中Ir所示的原始圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行上述處理，以提供一個(gè)歸一化的圖象In，它包括被濾波的例如12位的象素值，其跨度為動(dòng)態(tài)范圍的一部分，而與采集電路或主體的變化無(wú)關(guān)。
應(yīng)當(dāng)注意的是，雖然當(dāng)前討論是以圖象36中的亮度值為參考數(shù)值，但本技術(shù)也可用于處理圖象36中被編碼以用于單個(gè)象素38的數(shù)值或其它參數(shù)。這樣的參數(shù)可包括頻率或顏色。
在步驟66，信號(hào)處理電路24執(zhí)行一個(gè)預(yù)定的邏輯程序，用于標(biāo)識(shí)由表示圖象單個(gè)象素的數(shù)據(jù)所限定的圖象36中的結(jié)構(gòu)區(qū)域48。后面將參照?qǐng)D4描述依據(jù)本發(fā)明技術(shù)標(biāo)識(shí)結(jié)構(gòu)區(qū)域的各個(gè)步驟。在步驟68，于步驟66中標(biāo)識(shí)出的結(jié)構(gòu)區(qū)域被定向平滑，如后面的圖9-12所述。在所述的實(shí)施例中，可以采用不同的定向平滑技術(shù)，如采用主向定向平滑以試圖使結(jié)構(gòu)區(qū)域之間的間隔連接起來(lái)，或采用局部定向平滑則是為了避免這樣的連接。根據(jù)一個(gè)在步驟66中限定的結(jié)構(gòu)掩碼圖象(structure mask)Ms，在歸一化圖象In上執(zhí)行步驟68。這樣，在步驟68中執(zhí)行的定向平滑將歸一化圖象轉(zhuǎn)變成一個(gè)濾波圖象If，這個(gè)濾波圖象將在后續(xù)的處理中被進(jìn)一步地加工。
濾波圖象If被如下處理在步驟70，信號(hào)處理電路24在圖象36的非結(jié)構(gòu)區(qū)域上執(zhí)行均化平滑。如下面參照?qǐng)D13的詳細(xì)說(shuō)明所述，這個(gè)均化平滑用于將非結(jié)構(gòu)區(qū)域的特征融入在步驟66標(biāo)識(shí)出的結(jié)構(gòu)區(qū)域周圍的環(huán)境中。在步驟72，在步驟66中標(biāo)識(shí)出的結(jié)構(gòu)區(qū)域被定向銳化。后面將參照?qǐng)D14更詳細(xì)地描述定向銳化的處理過(guò)程。然后在步驟74，根據(jù)濾波后的亮度值和原始的歸一化亮度范圍，對(duì)濾波后的圖象再次進(jìn)行歸一化。最后，在步驟76，出現(xiàn)在圖象的非結(jié)構(gòu)區(qū)域中的紋理被融入到重新歸一化的濾波圖象Ifn中，以便為最終的圖象提供參照背景。后面將參照?qǐng)D15更詳細(xì)地描述紋理融合過(guò)程，接著在步驟76，合成的象素圖象值被存入存儲(chǔ)電路26中以便用于圖象36的最后重構(gòu)過(guò)程。
圖4示出了用于標(biāo)識(shí)圖象36中的結(jié)構(gòu)區(qū)域并從結(jié)構(gòu)區(qū)域中刪除較小或有干擾的游離區(qū)域的控制邏輯的步驟。如上所述，圖4的邏輯以圖3中步驟66所述的歸一化圖象In的象素?cái)?shù)據(jù)為起點(diǎn)。在步驟80，計(jì)算每個(gè)象素的梯度分量X和Y。為此可以采用多種技術(shù)，而在當(dāng)前的最佳實(shí)施例中，采用了圖5所示的3×3 Sobel模塊或算符102和104。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，模塊102用于標(biāo)識(shí)X梯度分量，而模塊104用于標(biāo)識(shí)每個(gè)象素的Y梯度分量。在這個(gè)過(guò)程中，利用位于3×3模塊中心位置上的感興趣部分的象素，模塊102和104被疊加到感興趣部分的單個(gè)象素上，位于每個(gè)模塊中的元素位置上的亮度值與包含在相應(yīng)元素中的標(biāo)量值相乘，并對(duì)所產(chǎn)生的值求和以達(dá)到相應(yīng)的X和Y梯度分量。
利用這些如此計(jì)算出的梯度分量，在步驟82計(jì)算梯度量值Gmag和梯度方向Gdir。在當(dāng)前的優(yōu)選技術(shù)中，每個(gè)象素梯度量值等于相應(yīng)象素的X和Y梯度分量的絕對(duì)值中的較大者。通過(guò)求出Y分量除以X分量的反正切值來(lái)確定梯度方向。對(duì)于X分量等于0的象素，梯度方向被指定為π/2。每個(gè)象素的梯度量值和梯度方向值被保存到存儲(chǔ)電路26中。
應(yīng)當(dāng)注意的是可以采用另一種技術(shù)來(lái)標(biāo)識(shí)X和Y梯度分量以及計(jì)算梯度量值和方向。例如，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以以利用了Roberts或Prewitt算符的其它模塊取代Sobel梯度模塊102和104。并且可以通過(guò)其它方式來(lái)確定梯度量值，例如使之等于X和Y梯度分量的絕對(duì)值之和。
根據(jù)在步驟82中確定的梯度量值，在步驟84生成了一個(gè)梯度直方圖。圖6示出了這種類型的梯度直方圖。附圖標(biāo)記106所指示的直方圖是具有特定梯度值的特定象素?cái)?shù)的條狀圖。水平軸108上的位置表示這些梯度量值，而縱軸110表示每個(gè)梯度量值下的象素?cái)?shù)的計(jì)數(shù)值，每個(gè)計(jì)數(shù)值落在離散級(jí)112上，這樣產(chǎn)生的條形圖形成了一個(gè)階梯形的梯度分布曲線114。正如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，在實(shí)際的實(shí)施過(guò)程中，不必以圖形方式來(lái)表示圖6的直方圖，而是通過(guò)結(jié)合存在存儲(chǔ)電路中的值來(lái)對(duì)信號(hào)處理電路從功能上確定該直方圖。
直方圖106被用于標(biāo)識(shí)一個(gè)使圖象的結(jié)構(gòu)分量與非結(jié)構(gòu)分量分離的梯度閾值，該閾值被設(shè)定在一個(gè)所需的梯度值級(jí)上，具有等于或高于閾值的梯度量值的象素被認(rèn)為符合用于限定圖象中的結(jié)構(gòu)區(qū)的第一判斷標(biāo)準(zhǔn)，而具有低于該閾值的梯度量值的象素最初被認(rèn)為是非結(jié)構(gòu)區(qū)的，用于區(qū)分結(jié)構(gòu)區(qū)和非結(jié)構(gòu)區(qū)的閾值最好是通過(guò)一個(gè)后述的自動(dòng)處理或“自動(dòng)聚焦”程序設(shè)定的。但是，應(yīng)當(dāng)注意，也可以通過(guò)操作員的介入(例如通過(guò)輸入設(shè)備28)來(lái)設(shè)定閾值或由操作員來(lái)人工控制通過(guò)下述過(guò)程標(biāo)識(shí)出的自動(dòng)值以提供結(jié)果圖象中的特定信息。
如圖4所述，用于標(biāo)識(shí)閾值的過(guò)程從在步驟86選擇一個(gè)初始梯度閾值開始。圖6中由116指定的初始梯度閾值被方便地設(shè)置成一個(gè)與整個(gè)象素?cái)?shù)的百分率，如30％相對(duì)應(yīng)的值。這樣，通過(guò)從圖6所示的直方圖106的左手邊鄰接于軸110的位置開始加上象素?cái)?shù)的計(jì)數(shù)值并向右移動(dòng)(即梯度量值遞增)來(lái)確定IGT值116在軸108上的位置，一旦達(dá)到所需的百分比值，相應(yīng)的梯度值就是指定給IGT的值。在步驟88，對(duì)所需結(jié)構(gòu)區(qū)的邊緣執(zhí)行一次檢索。邊緣檢索是通過(guò)對(duì)具有大于步驟86中選定的IGT值的梯度值的象素定位并考慮到感興趣部分的相關(guān)象素周圍的5×5個(gè)鄰近象素進(jìn)行的。在感興趣部分的每個(gè)象素的5×5個(gè)鄰近象素中，對(duì)具有大于IGT的梯度量值且方向比感興趣部分的象素方向大一個(gè)預(yù)定角度的象素計(jì)數(shù)。在當(dāng)前的最佳實(shí)施例中，一個(gè)0.35弧度的角度被用在此比較步驟中。如果5×5鄰近計(jì)數(shù)值大于一個(gè)預(yù)先設(shè)定的數(shù)，在本實(shí)施例中為3，則將感興趣部分的象素標(biāo)識(shí)為一個(gè)相關(guān)邊緣象素。在步驟90，生成一個(gè)二進(jìn)制掩碼圖象(Binary mask image)，其中在步驟88中被標(biāo)識(shí)為相關(guān)邊緣象素的象素的值為1，而其它所有象素的值為0。
在步驟92，反復(fù)刪除結(jié)構(gòu)區(qū)中標(biāo)識(shí)為潛在被選物的較小或有干擾的區(qū)段。用于刪除這些區(qū)段的控制邏輯步驟如圖7所示。參照?qǐng)D7，該過(guò)程從步驟120開始，其中通過(guò)將具有等于或大于一個(gè)希望值的梯度量值的象素設(shè)定為值1并將其它所有象素設(shè)定為值0而得到一個(gè)二進(jìn)制圖象。這個(gè)二進(jìn)制圖象或掩碼(mask)圖象與在步驟90(參見圖4)產(chǎn)生的圖象基本一致。在步驟122，從圖象的左上角到右下角，為二進(jìn)制掩碼圖象中值為1的每個(gè)象素分配一個(gè)索引號(hào)。掩碼圖象中每個(gè)值為1的象素的索引號(hào)是遞增的。在步驟124，從左上角開始，通過(guò)比較小范圍內(nèi)的鄰近象素的索引值來(lái)逐行分析掩碼圖象。例如，當(dāng)一個(gè)象素被標(biāo)識(shí)具有一個(gè)索引號(hào)時(shí)，執(zhí)行一次四向連接比較，其中將感興趣部分中的象素的索引號(hào)與上、下、左和右緊鄰于感興趣部分的象素的象素索引號(hào)相比較。然后將每個(gè)連接象素的索引號(hào)變?yōu)橄嗷ム徑拥南笏刂械淖畹退饕?hào)。對(duì)整個(gè)象素矩陣連續(xù)進(jìn)行檢索、比較和重分配，其結(jié)果是鄰近象素所構(gòu)成的區(qū)域被指定公用的索引號(hào)。在最佳實(shí)施例中，步驟124中的索引號(hào)歸并步驟可被執(zhí)行若干次，如圖7中的步驟126所示。最好以相反的方向執(zhí)行每次后續(xù)的重復(fù)(即從頂?shù)降滓约皬牡椎巾?。
在通過(guò)索引號(hào)的后續(xù)檢索和歸并而完成了重復(fù)之后，索引號(hào)象素矩陣將包含由具有公用索引號(hào)的象素所構(gòu)成的連續(xù)區(qū)域。如圖7中的步驟128所示，根據(jù)這個(gè)索引矩陣，通過(guò)分別對(duì)具有出現(xiàn)在索引矩陣中的每一索引號(hào)的象素?cái)?shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)而生成一個(gè)直方圖。對(duì)于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，每個(gè)分離的由具有索引號(hào)的象素所構(gòu)成的連續(xù)區(qū)域?qū)⒕哂幸粋€(gè)唯一的索引號(hào)是顯而易見的。在步驟130，從在圖4的步驟90所確定的結(jié)構(gòu)區(qū)中刪除由索引號(hào)表示的象素?cái)?shù)低于一個(gè)希望的閾值的區(qū)域。在當(dāng)前的最佳實(shí)施例中，在步驟130中刪除了象素計(jì)數(shù)值低于50個(gè)象素的區(qū)域。但是，在這一步驟中將被刪除的象素?cái)?shù)可隨矩陣大小以及最終圖象中的結(jié)構(gòu)區(qū)限定所允許的游離后生物的數(shù)量和大小的變化來(lái)進(jìn)行選擇。
返回圖4，如步驟94所示，利用從在步驟90生成的二進(jìn)制掩碼圖象中刪除的小區(qū)段中的象素，對(duì)二進(jìn)制掩碼圖象中剩余的象素?cái)?shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。在結(jié)果數(shù)值可用于確定一個(gè)最終梯度閾值的同時(shí)，還發(fā)現(xiàn)了用于確定結(jié)構(gòu)區(qū)的最終梯度閾值的簡(jiǎn)便方法包括將一個(gè)所希望的象素?cái)?shù)加到結(jié)果象素計(jì)數(shù)上，例如，在當(dāng)前最佳實(shí)施例中，值4000被加到在步驟92中產(chǎn)生的二進(jìn)制掩碼圖象計(jì)數(shù)值上以達(dá)到圖象結(jié)構(gòu)區(qū)限定中所需的象素?cái)?shù)。這個(gè)參數(shù)可被設(shè)置成一個(gè)隱含值或由操作員進(jìn)行修改。一般地，一個(gè)較大的相加值生成一個(gè)更尖銳的圖象，而一個(gè)較小的相加值則產(chǎn)生一個(gè)更平滑的圖象。從而，可以改變這個(gè)在本實(shí)施例中被視為“焦距參數(shù)”的參數(shù)來(lái)重新限定被分成結(jié)構(gòu)區(qū)和非結(jié)構(gòu)區(qū)的象素。
利用上述方法標(biāo)識(shí)出的結(jié)構(gòu)象素的所需數(shù)目，如圖4中的步驟96所示，根據(jù)圖6所示的直方圖106確定一個(gè)最終梯度閾值。特別是，如附圖標(biāo)記132所示，在將每個(gè)梯度值的象素?cái)?shù)計(jì)數(shù)值從直方圖106的右側(cè)向左移動(dòng)的同時(shí)，對(duì)其求和。一旦達(dá)到結(jié)構(gòu)象素的希望數(shù)(即在步驟94所計(jì)算的象素?cái)?shù)加上焦距參數(shù))，就將相對(duì)應(yīng)的梯度值標(biāo)識(shí)為最終梯度閾值134。根據(jù)這個(gè)最終梯度閾值，通過(guò)使具有等于或大于FGT的值的象素的值為1，其它所有象素的值為0來(lái)限定一個(gè)新的二進(jìn)制掩碼圖象。在步驟98，對(duì)所產(chǎn)生的二進(jìn)制掩碼圖象進(jìn)行濾波，以在一個(gè)與上述圖7和步驟92相同的過(guò)程中刪除較小的游離區(qū)段。但是，在步驟98，索引號(hào)歸并步驟中考慮到的是八向鄰接象素(即包括共享感興趣部分中的象素邊界上的邊和角的象素)而不是四向鄰接象素。
在圖4中的步驟100，對(duì)經(jīng)過(guò)前述步驟而被標(biāo)識(shí)出并表示圖象中的候選結(jié)構(gòu)區(qū)的特征邊緣進(jìn)行二進(jìn)制秩序?yàn)V波(binary rank orderfiltering)。雖然可以將各種不同的技術(shù)用于增強(qiáng)這個(gè)標(biāo)識(shí)出的候選結(jié)構(gòu)區(qū)，但人們發(fā)現(xiàn)二進(jìn)制秩序?yàn)V波能夠在擴(kuò)展和限定用于限定結(jié)構(gòu)元素的連續(xù)特征部分的適當(dāng)寬度方面提供令人滿意的結(jié)果。用于實(shí)現(xiàn)步驟100中二進(jìn)制秩序?yàn)V波的控制邏輯如圖8所示。
參照?qǐng)D8，以在前述步驟中產(chǎn)生和改進(jìn)的二進(jìn)制掩碼圖象從步驟140開始二進(jìn)制秩序?yàn)V波。在步驟140，電路24判斷是否二進(jìn)制掩碼圖象中的每個(gè)象素的值均為1。如果發(fā)現(xiàn)掩碼圖象中的象素具有值1，則在步驟142執(zhí)行鄰近計(jì)數(shù)。在這個(gè)鄰近計(jì)數(shù)過(guò)程中，在感興趣部分的結(jié)構(gòu)象素周圍的3×3個(gè)鄰近象素范圍內(nèi)，對(duì)掩碼圖象中值為1的象素計(jì)數(shù)。這個(gè)計(jì)數(shù)值中包括了感興趣部分的象素。在步驟144，電路24判斷來(lái)自步驟142的計(jì)數(shù)值是否超過(guò)了希望的計(jì)數(shù)值m，在本實(shí)施例中，步驟144中的m值為2，如果該計(jì)數(shù)值超過(guò)了值m，則將值1重新分配給感興趣部分的象素，如步驟146所示，但是，如果該計(jì)數(shù)值沒有超過(guò)值m，則將值0分配給感興趣部分的象素，如步驟148所示。在步驟146和148之后，或者如果在步驟140沒有發(fā)現(xiàn)掩碼圖象的象素具有原始值1，則控制過(guò)程進(jìn)入步驟150。
在步驟150，電路24再次檢查結(jié)構(gòu)掩碼圖象以判斷感興趣部分的每個(gè)象素是否值為0，如果存在值為0的象素，電路24就進(jìn)入步驟152以計(jì)算一個(gè)鄰近計(jì)數(shù)值，其過(guò)程與上述步驟142相似，特別是，檢查了感興趣部分中的非結(jié)構(gòu)象素周圍的3×3個(gè)鄰近象素并確定了這些鄰近象素中具有掩碼值1的象素計(jì)數(shù)值。在步驟154，將該鄰近計(jì)數(shù)值與一個(gè)參數(shù)n相比較。如果該計(jì)數(shù)值超過(guò)了參數(shù)n，則在步驟156將該象素的掩碼值變?yōu)?。如果該值沒有超過(guò)n，則掩碼象素保留其值0，如步驟158所示，在本實(shí)施例中，用在步驟154中的n值為2。在步驟156和158之后，所產(chǎn)生的掩碼圖象Ms包含用于標(biāo)識(shí)感興趣部分的結(jié)構(gòu)特征和非結(jié)構(gòu)區(qū)域的信息。具體地，掩碼圖象中值為1的象素用于標(biāo)識(shí)結(jié)構(gòu)區(qū)，而值為0的象素則用于表示非結(jié)構(gòu)區(qū)。
利用上述方法標(biāo)識(shí)的圖象結(jié)構(gòu)區(qū)，通過(guò)圖9所示的控制邏輯執(zhí)行如圖3中步驟68所示的結(jié)構(gòu)區(qū)定向平滑，如圖9所示，圖象結(jié)構(gòu)區(qū)的定向平滑以用于相應(yīng)結(jié)構(gòu)區(qū)的歸一化值開始，并可根據(jù)所需的平滑類型以不同的方式進(jìn)行。特別是，根據(jù)圖9中160所指示的操作員輸入，一個(gè)邏輯判定塊162使信號(hào)處理電路24轉(zhuǎn)向附圖標(biāo)記164所示的主向定向平滑或166所示的局部定向平滑。如果選擇主向定向平滑，則如后面圖10所示，對(duì)結(jié)構(gòu)象素的亮度值進(jìn)行處理以產(chǎn)生一個(gè)二進(jìn)制掩碼圖象M`。在圖10所示的重復(fù)過(guò)程之后，在步驟168對(duì)掩碼圖象M`的值進(jìn)行估計(jì)，并利用乘數(shù)α和β在結(jié)構(gòu)亮度值上執(zhí)行平滑過(guò)程，并對(duì)所產(chǎn)生的結(jié)果值求和，如圖9中的塊170、172和174所示，后面將進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
為了說(shuō)明步驟164的主向定向平滑步驟，現(xiàn)參照?qǐng)D10。如圖10所示，以向結(jié)構(gòu)掩碼圖象Ms中被標(biāo)識(shí)為結(jié)構(gòu)象素的每個(gè)象素分配方向標(biāo)記而開始主向定向平滑過(guò)程。在本實(shí)施例中，根據(jù)每個(gè)象素的統(tǒng)計(jì)方差，將四個(gè)方向標(biāo)記中的一個(gè)分配給每個(gè)結(jié)構(gòu)象素，如圖11所示。如圖11所述，在每個(gè)結(jié)構(gòu)象素周圍的一個(gè)局部鄰近象素182內(nèi)，參照周圍象素的歸一化亮度值，計(jì)算象素核(pixel kernel)在四個(gè)方向上的統(tǒng)計(jì)方差。從計(jì)算出的四個(gè)值中選擇最小方差的方向并分配一個(gè)相應(yīng)的如圖11中的標(biāo)記184所示的方向標(biāo)記。在本實(shí)施例中，對(duì)這些方向標(biāo)記做如下分配“1”為45度；“2”為135度；“3”為90度；“4”為0度。這些步驟如圖10中的186和188所述。在步驟190，根據(jù)圖象矩陣的大小，分配一個(gè)局部區(qū)域閾值。在本實(shí)施例中，局部區(qū)域閾值6用于256×256象素圖象，值14.25用于512×512象素圖象，而值23用于1024×1024象素圖象。
在步驟192，一個(gè)二進(jìn)制掩碼圖象M`中的每個(gè)象素的值被初始化為0。在步驟194，通過(guò)檢查在每個(gè)結(jié)構(gòu)象素周圍的鄰近象素范圍內(nèi)于步驟188設(shè)定的方向標(biāo)記，為每個(gè)結(jié)構(gòu)象素建立一個(gè)主向定向。在這個(gè)過(guò)程中，對(duì)出現(xiàn)在局部鄰近象素中的方向標(biāo)記進(jìn)行計(jì)數(shù)，并將具有最大計(jì)數(shù)值的方向標(biāo)記指定給感興趣部分的象素(或在計(jì)數(shù)值相等的情況下指定位置最低的方向標(biāo)記)。在本實(shí)施例中，對(duì)于不同的圖象矩陣維數(shù)，用于標(biāo)識(shí)步驟194中的主向定向的方向的鄰近象素的多少也是不同的。特別地，3×3個(gè)鄰近象素用于256×256象素圖象，5×5個(gè)鄰近象素用于512×512象素圖象，而9×9個(gè)鄰近象素用于1024×1024象素圖象。
在步驟196，將在檢索每個(gè)象素的鄰近象素中所確定的計(jì)數(shù)值與局部區(qū)域閾值相比較，如果計(jì)數(shù)值超過(guò)了局部區(qū)域閾值，信號(hào)處理電路24則進(jìn)入步驟198。在該步驟，每個(gè)結(jié)構(gòu)象素的亮度值被設(shè)置成等于在感興趣部分的象素的主向方向上的1×3個(gè)象素核的平均亮度。接著，在步驟200，二進(jìn)制矩陣M`中相應(yīng)位置上的值被從0變?yōu)?。如果在步驟196，計(jì)數(shù)值沒有超過(guò)特定象素的局部區(qū)域閾值，感興趣部分的象素的亮度值就被設(shè)置成等于一個(gè)加權(quán)平均值，如步驟202所示，這個(gè)加權(quán)平均值由下式確定加權(quán)平均值=(1/1+p)(輸入值)+(p/1+p)(平滑值)；其中輸入值為感興趣部分的象素在程序164開始時(shí)的值，p是一個(gè)1到200的加權(quán)因子，平滑值是感興趣部分的象素的主向方向上的1×3個(gè)象素核的平均亮度。電路24從步驟200或202返回圖9中的步驟168。
再次參照?qǐng)D9，在步驟168，估計(jì)二進(jìn)制掩碼圖象M`中每個(gè)象素的值，如果該值等于0，則在步驟170將相應(yīng)的亮度值Ii與加權(quán)因子α相乘。在本實(shí)施例中，因子α為0.45，在塊172，所產(chǎn)生的結(jié)果值與相應(yīng)象素的歸一化亮度值和在步驟174中計(jì)算出的加權(quán)因子β的積相加，在本實(shí)施例中，因子α和β之和為1，故使得β值等于0.55。
如果在步驟168發(fā)現(xiàn)二進(jìn)制掩碼圖象M`中存在特定象素的值為1，則控制過(guò)程進(jìn)入判斷塊176，在上述塊172中執(zhí)行了求和之后也進(jìn)入判斷塊176。在本實(shí)施例中，重復(fù)執(zhí)行若干次前述主向定向平滑步驟以在結(jié)構(gòu)區(qū)之間提供足夠平滑的連接。因此，在步驟176，電路24判斷是否已經(jīng)完成了所需次數(shù)的重復(fù)過(guò)程，如果沒有，則返回步驟164以進(jìn)一步對(duì)結(jié)構(gòu)區(qū)進(jìn)行平滑。在本實(shí)施例中，操作員可在重復(fù)1到10次之間進(jìn)行選擇。
如上面所提及的，可以通過(guò)圖9中的塊166所提及的局部定向平滑的步驟的替換序列來(lái)執(zhí)行定向平滑。圖12示出了用于這種局部定向平滑的控制邏輯。與主向定向平滑一樣，以結(jié)構(gòu)象素的歸一化亮度值開始局部定向平滑。在步驟202，計(jì)算每個(gè)索引方向上每個(gè)結(jié)構(gòu)象素周圍的1×3個(gè)象素核的統(tǒng)計(jì)方差(參照?qǐng)D11)，如上面的主向定向平滑過(guò)程所述。在步驟204，計(jì)算步驟202中為每個(gè)象素標(biāo)識(shí)的最大/最小統(tǒng)計(jì)方差之比。在步驟206，將每個(gè)結(jié)構(gòu)象素的此比值與一個(gè)被稱作用于局部定向?yàn)V波的衰減因子的參數(shù)R相比較。在本實(shí)施例中，R值可設(shè)為1到200之間。如果在步驟206，方差比超過(guò)了R，則通過(guò)將感興趣部分的結(jié)構(gòu)象素的亮度值設(shè)置為等于最小方差方向上的1×3個(gè)象素核的平均值來(lái)完成如步驟208所示的局部定向?yàn)V波。如果在步驟206，感興趣部分的象素的最大和最小方差之間的比值沒有超過(guò)R，則不執(zhí)行局部定向平滑，并且電路24跳過(guò)步驟208，然后控制過(guò)程返回圖9的塊170。
如圖9所述，在塊170，使每個(gè)結(jié)構(gòu)象素的亮度值與一個(gè)加權(quán)因子α相乘，然后在塊172與相應(yīng)象素的歸一化亮度值和在塊174生成的加權(quán)因子β之積相加。如上所述，在步驟176，電路24判斷是否已經(jīng)完成了所需次數(shù)的重復(fù)過(guò)程，如果沒有，則返回局部定向平滑塊166，以重復(fù)圖12的步驟直至完成所需次數(shù)的重復(fù)過(guò)程為止。一旦執(zhí)行了所需的重復(fù)過(guò)程，就通過(guò)下述的過(guò)程對(duì)經(jīng)過(guò)定向平滑而產(chǎn)生的濾波圖象If進(jìn)行進(jìn)一步的濾波。
如參照?qǐng)D3所述，在進(jìn)行了對(duì)圖象中所標(biāo)識(shí)的結(jié)構(gòu)區(qū)的定向平滑之后，執(zhí)行非結(jié)構(gòu)區(qū)的均化平滑，均化平滑過(guò)程的步驟如圖13所述。如圖13所示，在這個(gè)過(guò)程中涉及了非結(jié)構(gòu)象素的歸一化亮度值。在步驟210，計(jì)算每個(gè)非結(jié)構(gòu)象素的平均鄰近亮度值(涉及包含在鄰近象素中的結(jié)構(gòu)象素的歸一化值)。在本實(shí)施例中，在每個(gè)非結(jié)構(gòu)象素周圍的3×3個(gè)鄰近象素的基礎(chǔ)上執(zhí)行步驟210。這個(gè)均值被指定給感興趣部分的象素并且控制過(guò)程進(jìn)入步驟212。在步驟212，電路24判斷是否已經(jīng)完成了所需次數(shù)的重復(fù)。如果沒有，控制過(guò)程返回步驟210以進(jìn)一步進(jìn)行非結(jié)構(gòu)象素亮度值的均勻化。一旦完成了所需次數(shù)的重復(fù)，則退出圖13所示的均化平滑程序。在本實(shí)施例中，操作者可將均化平滑重復(fù)次數(shù)設(shè)為1-10。
在均化平滑之后，通過(guò)對(duì)標(biāo)識(shí)出的結(jié)構(gòu)區(qū)進(jìn)行上述圖3中提及的定向銳化過(guò)程，來(lái)對(duì)濾波圖象進(jìn)行進(jìn)一步的處理，詳細(xì)描述如圖14所述。如圖14所示，定向銳化過(guò)程從步驟214開始，其中計(jì)算每個(gè)結(jié)構(gòu)象素在圖11所示的索引方向上的拉氏調(diào)和值?？筛鶕?jù)下式計(jì)算這些拉氏調(diào)和值L(k)=2.0×I(k)-I(k-1)-I(k+1)；其中k是感興趣部分的結(jié)構(gòu)象素，“k-1”是感興趣部分的該象素在索引方向上的前一個(gè)象素，“k+1”是感興趣部分的該象素在索引方向上的后一個(gè)象素。應(yīng)當(dāng)注意在步驟214計(jì)算出的拉氏調(diào)和值基于濾波亮度值(即結(jié)構(gòu)區(qū)的平滑值)。在步驟216，保存每個(gè)結(jié)構(gòu)象素的四個(gè)拉氏調(diào)和值中的最大值，以形成一個(gè)邊緣圖象Me。在步驟218，對(duì)于每個(gè)結(jié)構(gòu)象素，再次利用相關(guān)的鄰近象素中的每個(gè)象素的濾波值(即均勻和平滑值)，計(jì)算圖11所示的索引方向上的3×1個(gè)象素核的統(tǒng)計(jì)方差和均值。然后如步驟220所示，從這些值中標(biāo)識(shí)出每個(gè)結(jié)構(gòu)象素的最小方差的方向，并保存每個(gè)象素在最小方差方向上的均值。在步驟222，每個(gè)結(jié)構(gòu)象素在最小方差方向上的均值與一個(gè)因子γ相乘。在本實(shí)施例中，γ的值可被設(shè)定在0.00001到2.0的變化范圍內(nèi)，一般地，選擇的γ值越高，最終圖象中的整個(gè)邊緣的銳化程度就越大。在步驟224，所產(chǎn)生的加權(quán)值與相應(yīng)結(jié)構(gòu)象素的初始濾波值相加，然后如下所述對(duì)產(chǎn)生的濾波圖象值進(jìn)行進(jìn)一步的處理。
在對(duì)圖象的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了定向銳化之后，整個(gè)圖象被再次重新歸一化，如圖3中的步驟74所述，雖然可以利用不同的方法進(jìn)行重新歸一化，但在本實(shí)施例中，計(jì)算步驟72之后的濾波圖象中的總的平均象素亮度值，并根據(jù)這個(gè)平均值與上述濾波步驟之前得到的平均值之間的差值，確定一個(gè)歸一化因子，然后通過(guò)使該歸一化因子與濾波象素亮度相乘，并在其乘積上加上原始數(shù)據(jù)中的總的最小亮度值，來(lái)確定每個(gè)象素新的歸一化亮度值。
然后對(duì)所產(chǎn)生的在圖3中以Ifn表示的重新歸一化濾波圖象進(jìn)一步處理以重新融入原始數(shù)據(jù)中的非結(jié)構(gòu)區(qū)域紋理。這個(gè)紋理融合步驟如圖15所述。一般地，圖15的步驟加入更多或更少的原始紋理取決于非結(jié)構(gòu)象素的梯度值，特別是，在步驟226中，將感興趣部分的每個(gè)非結(jié)構(gòu)象素的梯度值與一個(gè)閾值T相比較。在本實(shí)施例中，這個(gè)閾值被設(shè)為300。如果該梯度沒有超過(guò)該閾值，則在步驟228，象素亮度值與一個(gè)值“a”相乘。在步驟228，所產(chǎn)生的乘積與該象素的原始亮度值(在圖3中步驟164所述的歸一化之前)和一個(gè)在步驟232計(jì)算出的等于“1-a”的值之乘積相加。所產(chǎn)生的加權(quán)平均值被指定給該象素。
如果在步驟226，一個(gè)象素的梯度值超過(guò)了閾值T，則該象素亮度值與一個(gè)在步驟234中表示出的因子“b”相乘，然后在步驟236，其乘積與該象素的原始亮度值和在步驟238確定的乘數(shù)“1-b”的乘積相加。在本實(shí)施例中，“b”值可被設(shè)在0到1的范圍內(nèi)，“a”值被設(shè)為“b”值的1.5倍。對(duì)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，執(zhí)行圖15所示的加權(quán)平均過(guò)程能夠有效地將紋理加回到非結(jié)構(gòu)區(qū)域中，以便為經(jīng)上述濾波的結(jié)構(gòu)區(qū)提供易于理解的環(huán)境是顯而易見的。通過(guò)執(zhí)行步驟226的比較，該過(guò)程可以有效地為具有低梯度值的象素加入較少的原始紋理，而為具有高梯度值的象素加入更多的原始紋理，如果需要，可通過(guò)設(shè)置“a”和“b”的值來(lái)增強(qiáng)或削弱該過(guò)程的此功能。
權(quán)利要求
1．一種用于在一個(gè)離散象素圖象中標(biāo)識(shí)結(jié)構(gòu)圖象分量的方法，包括步驟(a)計(jì)算圖象中每個(gè)象素的梯度值；(b)標(biāo)識(shí)一個(gè)梯度閾值；(c)至少在部分程度上根據(jù)該梯度閾值，標(biāo)識(shí)出代表結(jié)構(gòu)區(qū)邊緣的象素；以及(d)對(duì)結(jié)構(gòu)區(qū)邊緣進(jìn)行二進(jìn)制秩序?yàn)V波，以標(biāo)識(shí)出表示圖象中結(jié)構(gòu)分量的象素。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過(guò)在標(biāo)識(shí)表示結(jié)構(gòu)區(qū)邊緣的象素之前選擇一個(gè)初始閾值，對(duì)表示結(jié)構(gòu)區(qū)邊緣的象素進(jìn)行計(jì)數(shù)，并根據(jù)表示結(jié)構(gòu)區(qū)邊緣的象素?cái)?shù)來(lái)標(biāo)識(shí)一個(gè)最終梯度閾值，而標(biāo)識(shí)出該梯度閾值。
3．如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于通過(guò)將一個(gè)標(biāo)量值與表示結(jié)構(gòu)區(qū)邊緣的象素?cái)?shù)相加來(lái)標(biāo)識(shí)最終梯度閾值。
4．如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于通過(guò)確定一個(gè)等于或小于用于所需個(gè)數(shù)的象素的梯度量值來(lái)標(biāo)識(shí)最終梯度閾值。
5．如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于象素的所需個(gè)數(shù)為表示結(jié)構(gòu)區(qū)邊緣的象素?cái)?shù)加上一個(gè)標(biāo)量值。
6．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括從結(jié)構(gòu)分量中刪除由小于希望計(jì)數(shù)值的相鄰象素構(gòu)成的區(qū)域的步驟。
7．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過(guò)將每個(gè)象素的梯度量值和一個(gè)預(yù)定量值、將每個(gè)象素的梯度方向值與相鄰象素的梯度方向值進(jìn)行比較，來(lái)標(biāo)識(shí)結(jié)構(gòu)區(qū)邊緣。
8．一種用于在離散象素圖象中標(biāo)識(shí)表示感興趣的特征部分的象素的方法，包括步驟(a)確定每個(gè)象素的梯度值；(b)生成象素梯度直方圖；(c)根據(jù)梯度直方圖和每個(gè)象素的梯度量值及方向值，標(biāo)識(shí)一個(gè)梯度閾值；以及(d)根據(jù)該梯度閾值和梯度直方圖，標(biāo)識(shí)表示感興趣的特征部分的象素。
9．如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于通過(guò)將每個(gè)象素的梯度量值和一個(gè)預(yù)定量值、將每個(gè)象素的梯度方向值與相鄰象素的梯度方向值進(jìn)行比較，并對(duì)在量值和方向比較中符合預(yù)定關(guān)系的象素進(jìn)行計(jì)數(shù)，來(lái)標(biāo)識(shí)特征部分邊緣。
10．如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于根據(jù)表示特征部分邊緣的象素?cái)?shù)來(lái)標(biāo)識(shí)一個(gè)最終梯度閾值。
11．如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于通過(guò)將一個(gè)標(biāo)量值與表示特征部分邊緣的象素?cái)?shù)相加來(lái)標(biāo)識(shí)最終梯度閾值。
12．如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于通過(guò)確定一個(gè)等于或小于用于所需個(gè)數(shù)的象素的梯度量值來(lái)標(biāo)識(shí)最終梯度閾值。
13．如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于象素的所需個(gè)數(shù)為表示特征部分邊緣的象素?cái)?shù)加上一個(gè)標(biāo)量值。
14．如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于標(biāo)識(shí)感興趣的特征部分的象素的步驟包括標(biāo)識(shí)表示特征部分邊緣的象素并對(duì)特征部分邊緣進(jìn)行二進(jìn)制秩序?yàn)V波的步驟。
15．如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于還包括從表示感興趣的特征部分的一組象素中刪除由小于希望計(jì)數(shù)值的相鄰象素構(gòu)成的區(qū)域的步驟。
16．一種用于在離散象素圖象中標(biāo)識(shí)感興趣部分的象素的方法，包括步驟(a)確定每個(gè)象素的梯度值；(b)根據(jù)該梯度值，標(biāo)識(shí)感興趣部分的連續(xù)象素；以及(c)從感興趣部分的象素中刪除由小于最小象素?cái)?shù)的相鄰象素構(gòu)成的區(qū)域．
17．如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于通過(guò)給感興趣部分的每個(gè)象素指定索引值，重復(fù)為相鄰的象素重新指定一個(gè)公用的索引值，并對(duì)共享公用值的象素進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)標(biāo)識(shí)由相鄰象素構(gòu)成的區(qū)域。
18．如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于公用值被指定給與感興趣部分的象素緊鄰的鄰接象素范圍內(nèi)的相鄰象素。
19．如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于通過(guò)確定一個(gè)梯度閾值并選擇與該梯度閾值具有所需關(guān)系的象素來(lái)標(biāo)識(shí)感興趣部分的象素。
20．如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于通過(guò)標(biāo)識(shí)由象素限定的特征部分邊緣并對(duì)限定特征部分邊緣的象素進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)確定該梯度閾值。
21．如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于通過(guò)標(biāo)識(shí)一個(gè)等于或小于代表所需個(gè)數(shù)象素的梯度量值的梯度值來(lái)確定該梯度閾值。
22．如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于通過(guò)對(duì)限定特征部分邊緣的象素計(jì)數(shù)并在該計(jì)數(shù)值上加上一個(gè)標(biāo)量值來(lái)確定象素的所需個(gè)數(shù)。
23．一種用于在離散象素圖象中標(biāo)識(shí)感興趣的特征部分的裝置，包括圖象檢測(cè)設(shè)備，用于生成表示一個(gè)圖象矩陣中的多個(gè)離散象素的原始數(shù)據(jù)；與檢測(cè)設(shè)備耦合的信號(hào)處理電路，用于確定每個(gè)象素的梯度量值和方向值，生成象素的梯度直方圖，根據(jù)梯度直方圖和梯度量值及方向值標(biāo)識(shí)一個(gè)梯度閾值，以及根據(jù)梯度閾值和梯度直方圖標(biāo)識(shí)表示感興趣的特征部分的象素；以及與信號(hào)處理電路耦合的存儲(chǔ)電路，用于接收和保存表示感興趣部分的象素的值。
24．如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于圖象檢測(cè)設(shè)備包括一個(gè)磁共振掃描儀，用于檢測(cè)感興趣物體內(nèi)的旋磁材料的輻射。
25．如權(quán)利要求23所述的裝置，還包括一個(gè)與信號(hào)處理電路耦合的輸入設(shè)備，用于接收由操作員限定的參數(shù)并將用這些表示參數(shù)的信號(hào)傳送到信號(hào)處理電路，以標(biāo)識(shí)出表示感興趣的特征部分的象素。
26．如權(quán)利要求23所述的裝置，還包括一個(gè)與信號(hào)處理電路耦合的輸出設(shè)備，用于生成一個(gè)根據(jù)存在存儲(chǔ)電路中的數(shù)據(jù)而重新構(gòu)成的操作員可接受圖象。
27．一個(gè)圖象系統(tǒng)，包括一個(gè)檢測(cè)站，用于檢測(cè)表示感興趣的物體中的離散象素的信號(hào)，并生成表示所檢測(cè)到的信號(hào)的數(shù)字值；一個(gè)存儲(chǔ)電路，用于存儲(chǔ)一個(gè)對(duì)這些數(shù)字值進(jìn)行處理的預(yù)定程序；一個(gè)與檢測(cè)站和存儲(chǔ)電路耦合的信號(hào)處理電路，用于執(zhí)行一個(gè)子程序，該程序用于根據(jù)一個(gè)由每個(gè)數(shù)字值的梯度量值和方向值確定的梯度閾值來(lái)標(biāo)識(shí)和增強(qiáng)感興趣的特征部分；以及一個(gè)輸出設(shè)備，用于產(chǎn)生一個(gè)包括由信號(hào)處理電路標(biāo)識(shí)和增強(qiáng)的感興趣的特征部分在內(nèi)的操作員可接受圖象。
28．如權(quán)利要求27所述的圖象系統(tǒng)，其特征在于檢測(cè)站包括一個(gè)磁共振掃描儀，用于檢測(cè)感興趣物體中的旋磁材料在相應(yīng)于離散象素的位置上的輻射。
29．如權(quán)利要求27所述的圖象系統(tǒng)，其特征在于還包括一個(gè)與信號(hào)處理電路耦合的輸入設(shè)備，用于在標(biāo)識(shí)和增強(qiáng)感興趣的特征部分時(shí)輸入信號(hào)處理電路所需要的參數(shù)。
全文摘要
結(jié)構(gòu)區(qū)以表示一個(gè)離散象素圖象的象素?cái)?shù)據(jù)被標(biāo)識(shí)并且不同于非結(jié)構(gòu)區(qū)。通過(guò)將梯度量值與一個(gè)選定的梯度值以及相鄰象素的梯度方向進(jìn)行比較來(lái)標(biāo)識(shí)結(jié)構(gòu)區(qū)。對(duì)具有所需關(guān)系的象素進(jìn)行計(jì)數(shù)并將一個(gè)焦距參數(shù)應(yīng)用于這個(gè)計(jì)數(shù)值。根據(jù)該計(jì)數(shù)值和焦距參數(shù)來(lái)標(biāo)識(shí)一個(gè)最終梯度閾值。該閾值標(biāo)識(shí)出結(jié)構(gòu)象素,分離的相鄰區(qū)域可從結(jié)構(gòu)區(qū)中予以刪除。對(duì)由結(jié)構(gòu)區(qū)限定的邊緣進(jìn)行二進(jìn)制秩序?yàn)V波以達(dá)到最終的結(jié)構(gòu)區(qū)限定?？蓪?duì)結(jié)構(gòu)象素和非結(jié)構(gòu)象素進(jìn)行進(jìn)一步的處理,以增強(qiáng)用于后續(xù)顯示的圖象。
文檔編號(hào)G06T5/20GK1235323SQ9910485
公開日1999年11月17日 申請(qǐng)日期1999年4月14日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月14日
發(fā)明者G·B·阿維納斯 申請(qǐng)人:通用電氣公司