医学图像增强方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及医学图像处理领域，尤其涉及一种医学图像增强方法和装置。
【背景技术】
[0002] 医学影像是指为了医疗或医学研究，对人体或人体某部分，以非侵入方式取得内 部组织影像的技术与处理过程。医学影像包含医学成像系统(medical imaging system)和 医学图像处理(medical image processing)。医学成像系统是指图像形成的过程，包括对 成像机理、成像设备、成像系统分析等问题的研究。医学图像处理是指对已经获得的图像作 进一步的处理，其目的是或者是使原来不够清晰的图像复原，或者是为了突出图像中的某 些特征信息，或者是对图像做模式分类等等。
[0003] 在许多医疗设备，例如计算机断层扫描(Computed Tomography，CT)设备、磁共振 (Magnetic Resonance，MR)设备和X光设备中获得的医学图像都需要进一步处理以改善图 像显示效果。举例来说，目前的CT图像为了改善对一些细小组织，如肺部小血管、小结节，以 及骨小梁等的显示效果，往往需要进行图像增强处理。
[0004] 常见的图像增强手段是进行图像锐化，即通过一个边缘锐化算子做滤波处理，让 这细小结构的边界更加突出，从而改善图像的对比度。
[0005] 具体来说，假设锐化算子是如下表1的3x3矩阵：
[0006] 表 1
[0007]
[0008]
[0009]待锐化图像是如下表2的4x4矩阵：
[0010]表2
[0011]
[0012] 当前要计算图像的第3行第2列的像素的锐化结果，计算方式为：
[0013] B32'=A11*B21+A12*B22+A13*B23+A21*B31+A22*B32+A23*B33+A31*B41+A32*B42 +A33祁43。
[0014]也就是说，把算子中心A22与图像的第3行第2列的像素 B32对齐，各个对应元素的 乘积加和。将算子中心分别对应到图像的各个像素，即可依此方式计算得到锐化后图像的 每个像素值。
[0015] 图1A示出原始医学图像，图1B示出经过边缘锐化处理的医学图像。这种方法实现 简单，并且计算量很小，因而被广泛使用。现有的图像锐化方法中使用固定的锐化算子，已 经发现这种方法只能在少数重建条件下达到较好的锐化效果。
【发明内容】
[0016] 本发明要解决的技术问题是提供一种医学图像增强方法和装置，以便在更多的重 建条件下都能达到满足需要的增强效果。
[0017] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种医学图像增强方法，包括以下步骤:接收 对观察部位的选择;根据该观察部位的特征从多个不同的滤波算子中选择锐化所使用的滤 波算子;以及使用所选择的滤波算子计算得到锐化图像。
[0018] 可选地，多个不同的滤波算子具有不同的尺寸和/或形状。
[0019] 可选地，根据该观察部位的特征从多个不同的滤波算子中选择锐化所使用的滤波 算子的步骤包括:根据选择的观察部位确定目标组织物理宽度;根据该目标组织物理宽度、 图像的重建视野和图像矩阵尺寸得到目标组织像素宽度；以及根据该目标组织像素宽度决 定滤波算子的尺寸。
[0020] 可选地，根据该目标组织物理宽度、图像的重建视野和图像矩阵尺寸得到目标组 织像素宽度的步骤包括:根据图像的重建视野和图像矩阵尺寸计算得到单个像素宽度;根 据该单个像素宽度和该目标组织物理宽度计算得到该目标组织像素宽度。
[0021] 可选地，根据该观察部位的特征从多个不同的滤波算子中选择锐化所使用的滤波 算子的步骤包括:依据目标组织与周围组织的密度对比，从多个预先获得的滤波算子中选 择滤波算子。
[0022] 可选地，上述方法还包括:接收对锐化等级的选择，并且还根据锐化等级计算得到 锐化图像。
[0023] 可选地，该医学图像为CT图像、磁共振图像或者X光图像。
[0024] 本发明还提出一种医学图像增强装置，包括:显示单元，用于呈现人体部位以及呈 现锐化图像;输入单元，用于接收对人体部位中的观察部位的选择；以及处理单元，用于根 据该观察部位的特征从多个不同的滤波算子中选择锐化所使用的滤波算子，且使用所选择 的滤波算子计算得到锐化图像。
[0025]可选地，多个不同的滤波算子具有不同的尺寸和/或形状。
[0026] 可选地，该处理单元根据选择的观察部位确定目标组织物理宽度，根据该目标组 织物理宽度、图像的重建视野和图像矩阵尺寸得到目标组织像素宽度，且根据该目标组织 像素宽度决定滤波算子的尺寸。
[0027]可选地，该处理单元图像的重建视野和图像矩阵尺寸计算得到单个像素宽度，且 根据该单个像素宽度和该目标组织物理宽度计算得到该目标组织像素宽度。
[0028] 可选地，该处理单元依据目标组织与周围组织的密度对比，从多个预先获得的滤 波算子中选择滤波算子。
[0029] 可选地，根据该观察部位的特征从多个不同的滤波算子中选择锐化所使用的滤波 算子的步骤包括:依据目标组织与周围组织的密度对比，从多个预先获得的滤波算子中选 择滤波算子。
[0030] 可选地，该输入单元接收对锐化等级的选择，并且该处理单元还根据锐化等级计 算得到锐化图像。
[0031] 本发明还提出一种医学图像增强装置，包括:用于接收对观察部位的选择的模块； 用于根据该观察部位的特征从多个不同的滤波算子中选择锐化所使用的滤波算子的模块； 以及用于使用所选择的滤波算子计算得到锐化图像的模块。
[0032] 与现有技术相比，本发明可以依据观察目标选取和调整滤波算子的尺寸和形状， 从而在不同的重建条件下都能达到较为理想的增强效果。
【附图说明】
[0033]图1A示出原始医学图像。
[0034]图1B示出经过边缘锐化处理的医学图像。
[0035] 图2示出本发明一实施例的医学图像增强方法的流程图。
[0036] 图3示出本发明另一实施例的医学图像增强方法的流程图。
[0037] 图4示出本发明一实施例的医学图像增强装置的结构框图。
【具体实施方式】
[0038] 为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具 体实施方式作详细说明。
[0039] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以 采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限 制。
[0040] 本发明的实施例描述医学图像增强方法和装置，它使用边缘锐化算子来进行图像 锐化。在人体中，各种小结构的尺寸以及与周围组织的密度差异各不相同；并且随着重建视 野和图像矩阵大小的变化，同一组织在不同图像中所占的像素数目也可能有很大差异。根 据不同观察部位动态地调整算子以在不同的重建条件下都能达到较为理想的增强效果。
[0041] 图2示出本发明一实施例的医学图像增强方法的流程图。参考图2所示，本实施例 的医学图像增强方法例如在计算机中执行，且包括以下步骤：
[0042]在步骤201，接收对观察部位的选择。
[0043]例如，计算机可以通过显示屏向操作者呈现感兴趣的人体部位的影像。操作者可 以通过鼠标、键盘或者触摸板等输入设备在人体部位上选择观察部位。计算机通过输入设 备接收对观察部位的选择。
[0044]在步骤202,根据该观察部位的特征从多个不同的滤波算子中选择锐化所使用的 滤波算子。
[0045] 观察部位的特征可包括观察部位的类型和尺寸。类型例如是肺、内耳、盆腔这样的 器官或组织。尺寸例如是目标的长度、宽度、厚度、半径等参数。
[0046] 多个不同的滤波算子可以预先储存在计算机中，供本步骤选取。这些不同的滤波 算子例如可具有不同的形状。这些不同的滤波算子还可具有不同的尺寸。有关形状和尺寸 的选择将在后文展开描述。
[0047]在步骤203,使用所选择的滤波算子计算得到锐化图像。
[0048] 在选定了滤波算子后，可按照常规的方式及时得到锐化图像。
[0049] 滤波算子尺寸的选取主要考虑的是需要锐化的目标组织的宽度在图像上占据的 像素数。具体来说，可以根据选择的观察部位确定目标组织物理宽度(单位以mm表示），然后 根据该目标组织物理宽度、图像的重建视野和图像矩阵尺寸得到目标组织像素宽度;最后 根据目标组织像素宽度决定滤波算子的尺寸。在计算目标组织像素宽度时，可以根据图像 的重建视野和图像矩阵尺寸计算得到单个像素宽度，然后根据单个像素宽度和目标组织物 理宽度计算得到目标组织像素宽度。计算公式如下：
[0050] 目标组织像素宽度=目标组织物理宽度/单个像素宽度
[0051 ] 举例而言，对于物理宽度约为2mm的肺部血管，如果重建视野为350mm，图像矩阵为 512*512,则图像像素宽度为350/512 = 0.68mm。血管宽度在图像上约为3个像素，此时使用 尺寸为3*3的滤波算子可以达到最优的锐化效果；如果图像矩阵增大至1024*1024,则此时 图像上的血管宽度约为6个像素，此时使用3*3的滤波算子锐化效果较差，需要使用尺寸为 5*5的滤波算子。具体实施中，可制作两个查找表:下表3给出不同观察部位对应的典型目标 组织宽度(单位为下表4给出不同目标组织宽度(单位为像素)对应的算子尺寸。
[0052] 表3:不同观察部位对应的典型目标组织宽度
[0053]
[0054]表4:不同目标组织宽度对应的算子尺寸
[0055]
'[0056]~在确定了滤波算子的尺寸后，可以依据目组织与周围组织的密度对比选择基本1 滤波算子的形状，即选择滤波算子矩阵中每一位置的数值。该数值代表参与卷积操作时，当 前像素与周围像素的加权权重。例如肺内血管与周围组织的密度对比近似于水-空气对比， 一般骨骼与周围组织的密度对比接近于骨-水对