基于鄰域信息與高斯濾波的cbct全景圖非線性銳化增強(qiáng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于醫(yī)學(xué)圖像處理領(lǐng)域，具體涉及一種基于鄰域信息與高斯濾波的CBCT 全景圖非線性銳化增強(qiáng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] CBCT(ConeBeamComputerTomography)，即錐形束投照式計(jì)算機(jī)斷層影像掃描設(shè) 備，是在本世紀(jì)初開始應(yīng)用于口腔臨床的一種新型的成像技術(shù)。其原理是X射線發(fā)生器以 較低的射線量（通常球管電流在10毫安左右）圍繞投照體做環(huán)形DR(數(shù)字式投照），然后 將圍繞投照體多次（180次-360次，依產(chǎn)品不同而異）數(shù)字投照后"交集"中所獲得的數(shù)據(jù) 在計(jì)算機(jī)中"重建"后進(jìn)而獲得三維圖像。它與螺旋CT最大的區(qū)別是它的投影數(shù)據(jù)是二維 的，重建后是三維的，而螺旋CT的投影數(shù)據(jù)是一維的，投影數(shù)據(jù)是二維的，要得到三維體數(shù) 據(jù)需要連續(xù)掃描多個二維切片。相對于傳統(tǒng)CT，錐形束X線利用率高，射線劑量低，空間分 辨率高，成本低，占地面積小，掃描更加靈活。
[0003] CBCT成像技術(shù)的主要缺點(diǎn)是密度分辨率低，對軟組織結(jié)構(gòu)成像效果較差，且圖像 邊界組織受噪聲影響大。通過對圖像的銳化增強(qiáng)可突出圖像的細(xì)節(jié)信息，得到較清晰的圖 像邊界，方便醫(yī)生對靶區(qū)的勾畫。
[0004]CBCT的增強(qiáng)算法主要包括兩種：基于空域的方法以及基于頻域的方法?？沼蚍?法每次計(jì)算均是基于局部像素信息，不能更好的體現(xiàn)圖像整體特性，在某種程度上影響了 CBCT圖像整體對比度的提高，對于低對比度的CBCT圖像的影響較為嚴(yán)重。頻域方法雖然 對CBCT全景圖的銳化增強(qiáng)在整體對比度方面的效果較空域方法好，但計(jì)算較為復(fù)雜，計(jì)算 速度慢，有微量的振鈴效果，無法滿足高分辨率、低對比度的CBCT圖像要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明是為解決上述問題而進(jìn)行的，針對CBCT圖像的空間分辨率高，密度分辨率 低，低密度組織成像不清晰等特點(diǎn)，提供了一種基于鄰域信息與高斯濾波的CBCT全景圖非 線性銳化增強(qiáng)方法，利用像素的鄰域信息對經(jīng)典的空域方法進(jìn)行改進(jìn)。
[0006] 本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：
[0007] 本發(fā)明提供的基于鄰域信息與高斯濾波的CBCT全景圖銳化增強(qiáng)方法，具有這樣 的特征，包括以下步驟：
[0008] 步驟一，讀取一幅CBCT原圖像f(X，y);
[0009] 步驟二，采用半徑為R，標(biāo)準(zhǔn)偏差為〇的高斯低通濾波器對CBCT原圖像進(jìn)行卷積 處理，得到平滑后的圖像f；(x，y);
[0010]步驟三，將步驟一中的原圖像f(X，y)減去步驟二中的平滑后的圖像fc(x，y)，得 到反銳化掩模圖像fmask (X，y) =f(X，y) -ffc。（ (X，，y);
[0011] 步驟四，遍歷原圖像f(x,y)，以每個像素Xk為中心，計(jì)算其m*n鄰域 內(nèi)像素的平均值y(X，y)和均方差0 (x，y)，并由公式
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于鄰域信息與高斯濾波的CBCT全景圖銳化增強(qiáng)方法，用于提高所述CBCT圖 像的整體對比度，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一，讀取一幅CBCT原圖像f(X，y); 步驟二，采用半徑為R，標(biāo)準(zhǔn)偏差為〇的高斯低通濾波器對所述CBCT原圖像進(jìn)行卷積 處理，得到平滑后的圖像f；(x，y); 步驟三，遍歷所述原圖像f(X，y)，以每個像素Xk為中心，計(jì)算其m*n鄰域 內(nèi)像素的平均值y(x，y)和均方差〇 (x，y)，并由公式a(.T,j) = ，
，計(jì)算出權(quán)值系數(shù)KW(x,y)， 其中，所述a(x，y)為噪聲強(qiáng)度系數(shù)。 步驟四，將所述步驟一中的原圖像f(x，y)減去所述步驟二中的平滑后的圖像f。(x，y)， 得到反銳化掩模圖像fmask(x,y) =f(x,y) -ffc。（ (xx,，yy)); 步驟五，在所述CBCT原圖像上加上所述反銳化掩模圖像fmask (x，y)的權(quán)重部分g(x，y) =f(x,y)+K*fmask(x,y)*KW(x,y)，得到增強(qiáng)后的圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鄰域信息與高斯濾波的CBCT全景圖銳化增強(qiáng)方法，其特 征在于： 其中，步驟二中，所述半徑R的值優(yōu)選為3,所述標(biāo)準(zhǔn)偏差的值優(yōu)選為20。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鄰域信息與高斯濾波的CBCT全景圖銳化增強(qiáng)方法，其特 征在于： 其中，步驟二中，所述高斯低通濾波器公式為仏(《,v) =，其中，Mu，v)為 高斯低通濾波器函數(shù)；D(u，v)為圖像頻率域中各點(diǎn)（u，v)到濾波器中心的距離，〇為標(biāo)準(zhǔn) 偏差。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鄰域信息與高斯濾波的CBCT全景圖銳化增強(qiáng)方法，其特 征在于： 其中，步驟二中，所述卷積公式為：
其中，w(x，y)為高斯低通濾波函數(shù)，f(x，y)為原圖像。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鄰域信息與高斯濾波的CBCT全景圖銳化增強(qiáng)方法，其特 征在于： 其中，所述m*n鄰域優(yōu)選3*3鄰域。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鄰域信息與高斯濾波的CBCT全景圖銳化增強(qiáng)方法，其特 征在于： 其中，步驟五中所述k值范圍為1~4。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于鄰域信息與高斯濾波的CBCT全景圖非線性銳化增強(qiáng)方法，包括以下步驟：讀取一幅CBCT原圖像f(x,y)，對其進(jìn)行卷積處理后得到平滑后的圖像，原圖像和平滑后的圖像做差得到反銳化掩膜圖像，之后遍歷原圖像f(x,y)，計(jì)算出權(quán)值系數(shù)KW(x,y)，最后在原圖像上加上反銳化掩膜圖像和權(quán)值系數(shù)KW(x,y)組成的反銳化掩膜圖像的權(quán)重部分，得到增強(qiáng)后的圖像。和現(xiàn)有技術(shù)中的CBCT全景圖銳化增強(qiáng)方法相比，本發(fā)明中的CBCT全景圖銳化增強(qiáng)方法中設(shè)置了權(quán)值系數(shù)KW(x,y)，可有效抑制原圖像f(x,y)中噪聲點(diǎn)被放大而導(dǎo)致的CBCT原圖像中的軟組織圖像以及圖像邊界組織增強(qiáng)效果不明顯，而影響CBCT圖像整體對比度的現(xiàn)象發(fā)生，同時，該方法的算法簡單，運(yùn)算速度快，并且具有良好的魯棒性。
【IPC分類】G06T5-50
【公開號】CN104809713
【申請?zhí)枴緾N201510201648
【發(fā)明人】王遠(yuǎn)軍, 汪葛, 萬俊, 王麗嘉, 聶生東
【申請人】上海理工大學(xué)
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月24日