用于提高射线照片上不同结构的感觉能力的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种利用图像处理设备（２０）提高对射线照片（１０）上不同结构（１８）的感觉能力的方法，包括ａ）存储以电子形式提供的射线照片（１０）作为位置空间强度；ｂ）进行傅立叶变换以便确定频率空间强度分布；ｃ）通过修改高频与低频图像信号分量之间的权重来对所述频率空间强度分布滤波，其中考虑到希望提高感觉能力的结构的平均结构尺寸来设定需要增加权重的图像信号分量；ｄ）对经过滤波的所述频率空间强度分布进行反傅立叶变换，从而获得经修改的位置空间强度分布，其中那些结构更容易地被看清。因为在射线照片中的难以看清的结构，例如软组织部分的大小不同于容易看清的结构，例如骨头的大小，所以通过改变傅立叶谱中高频图像信号分量相对于低频图像信号分量的权重，可以有选择地提高难以看清的结构的图像对比度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于提高射线照片上不同结构的感觉能力的方法以及适用于该方法的图像处理设备。
技术介绍
在医疗诊断中，评价诸如X射线图像的射线照片是非常重要的。骨头、插入物或者类似的结构相对于周围的软组织通常非常明显，因此能够容易地感觉到。另一方面，在射线照片上通常仅能够非常不清楚地再现柔软组织结构，例如腱或者血管。然而，在许多病变中，实际上软组织的感觉能力是重要的。此外，通常难以区分类似的组织。例如，裸眼通常几乎不能看清射线照片上在较大骨头上成像的较小骨头；同样对于柔软组织结构也是这样。因此，在这些情况下，医生根据该射线照片通常不能进行诊断或者仅能作出非常不可靠的诊断。射线照片的数字化已经提供了一定的改进。利用已知的图像处理方法，例如选定图像部分内的对比度增强，有时能够清晰增强软组织结构。然而，一般而言，利用该方法不能感觉到位于骨头上面的腱。这是因为表示腱的图像信号成分的信号电平的较小波动相对于骨头的高背景信号电平十分不明显。尽管在最佳的情况下用于显示的监视器仍然再现了作为强度波动的信号电平的小波动，但是这些波动通常太小，以至于裸眼几乎不能感觉到。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种用于提高射线照片上不同类型的结构的感觉能力的方法和设备。利用具有专利权利要求1的特征的方法和具有专利权利要求13的特征的设备实现上述目的。本专利技术基于以下发现，即，在大多数情况下，希望对其感觉能力提高的结构在其尺寸和精细度方面相对于该射线照片上成像的其他结构或多或少显著不同。因为利用傅立叶谱中，更小且更精细的结构比大粗糙结构用更高的频率显示，所以通过改变傅立叶谱中高频与低频图像信号成分之间的权重，可以为小精细结构或者大粗糙结构增强图像对比度。根据不易感觉到的结构比容易感觉到的结构更精细还是更粗糙，修改频率空间中图像信号成分的权重，从而有利于高频或者低频图像信号成分。在根据专利权利要求2设定要被加权的图像信号成分的情况下，使起初不易感觉到的结构清晰地突出出来。在根据专利权利要求3的特别简单的滤波过程中，只须将频率空间强度分布乘以滤波函数。根据专利权利要求4和5，通过利用中央频率值和轮廓函数(profilefunction)来设定所要加权的频率范围，能够以较少的参数方便地控制滤波。根据专利权利要求6，高斯函数特别适合作为轮廓函数，原因在于其具有即使在反傅立叶变换之后仍保持为高斯函数的特性。因此在位置空间中可以将滤波表示为强度分布与高斯函数的卷积。这防止了滤波造成图像中强度分布突然改变而具有特别高的对比度之处的位置的发散。根据希望提高感觉能力的结构的平均结构尺寸，确定权重已经修改的频率或频率范围。该平均结构尺寸或者相应的频率范围可以是预先固定的，或者根据专利权利要求7，可以在图像处理设备上的控制元件的辅助下，或者通过高级计算机的用户界面，自由地进行选择。通过改变重要的滤波参数，处理医生因此能够方便地提高各种各样的射线照片上他们感兴趣的结构的感觉能力。此外，根据专利权利要求8，通过自适应方法自动确定频率范围也是可行的。例如，在这种情况下可以根据专利权利要求9或10来选择希望提高其感觉能力的结构。利用例如根据专利权利要求12的高斯滤波器进行根据专利权利要求11的另外的高频滤波导致信噪比提高，原因在于反映出图像结构的图像信号成分相对于高频背景噪声增强了。这种滤波补偿了随着实际中通常显示的图像中的频率f的增加而傅立叶振幅降低的情况。以上关于方法提到的有利配置和优点同样适用于根据本专利技术的图像处理设备。附图说明在以下参照附图对示例性实施例的描述中可以发现本专利技术的其它特征和优点，在附图中图1表示了其上能够看到指骨和软组织结构的X射线图像；图2表示了根据本专利技术的图像处理设备的框图；图3表示了一维周期性位置空间强度分布I(x)；图4表示了针对图3的位置空间强度分布I(x)的频率空间强度分布F(f)；图5表示了通过对图4所示的频率空间强度分布F(f)滤波而生成的经过滤波的频率空间强度分布F’(f)；图6表示了通过对图5所示的经过滤波的频率空间强度分布F’(f)进行反傅立叶变换而获得的位置空间强度分布I’(x)；图7示出了针对一维位置空间强度分布的频率空间强度分布F(f)和两个轮廓函数g1(f)和g2(f)；图8表示了通过对图7所示的频率空间强度分布F(f)滤波而获得的经过滤波的频率空间强度分布F’(f)。具体实施例方式图1表示了手指12的典型X射线图像10，其上能够看到几根指骨14及其周围的软组织16。由于指骨相较于软组织16具有高密度，因此指骨14以高对比度从其中突显出来，而在该X射线图像10上几乎不能感觉到软组织结构，例如腱18。因此利用该X射线图像10诊断软组织16的这些结构十分不可靠。即使在扫描仪中使常规记录的X射线图像10数字化并且以高对比度在监视器上显示该图像时，仍然难以看到软组织结构18。原因在于反映指骨14或高密度的其它硬组织的图像信号成分具有非常高的信号电平。表示所关心的软组织结构18的信号电平的较小波动相对于指骨14的高信号电平几乎没有影响。尽管有时高质量监视器仍能够将较小信号电平波动再现为强度波动，但这些波动太小了，以至于裸眼几乎不能感觉到。这也同样适用于未经化学显影的PSL图像板(PSL＝能够光刺激发光)，其中在监视器上观察之前必须通过光机(optomechanical)扫描方法读取不明显地包含在该图像板中的X射线图像。为了提高对软组织结构18的感觉能力，在图像处理设备20中准备数字化X射线图像10，图2中表示了该设备的结构。图像处理设备20包括存储器MEM，其中能够存储扫描仪SCAN中生成的数字图像数据。该数字图像数据给出每个图像点P＝(x，y)的强度I(x，y)，每个图像点P例如用16位编码，从而能够辨别大于65000个亮度值。存储器MEM与傅立叶变换单元FT相连，利用该傅立叶变换单元能够使从存储器MEM读取的数字图像数据经历傅立叶变换。由傅立叶变换单元FT生成的频率空间强度分布F(fx，fy)为由坐标fx和fy量度的频率空间上的复函数，并且，明显地，表示了振幅密度谱。图像处理设备20还包括滤波单元FIL，利用该单元能够对频率空间强度分布F(fx，fy)滤波，从而改变不同频率范围的权重。以下将参照图3-6对此进行更详细的描述。最后，图像处理设备20包括反傅立叶变换单元FT-1，其将经滤波单元FIL滤波的频率空间强度分布F’(fx，fy)变换回位置空间，从而获得经修改的位置空间强度分布I’(x，y)。监视器24可以与图像处理设备20的输出端22相连，在该监视器上能够显示经修改的位置空间强度分布I’(x，y)。以下参照图3-6更详细的描述滤波单元中对频率空间强度分布F(fx，fy)的滤波。图3表示了对于位置空间中的图像坐标x的强度分布I(x)，为了简化，假设其为周期性分布。强度分布I(x)表示周期为P1的大尺寸余弦强度分布与周期为P2的小尺寸余弦强度分布的叠加。本简化实例中的大尺寸强度分布是要反映出骨头的形状(此处假设为余弦状)，而小尺寸强度分布表示骨头上的沿着曝光方向排列的余弦状软组织结构形状(同样假设为余弦状)，软组织的特征尺寸比骨头的特征尺寸小的多。1/2周期长度，即余弦函数的一个波峰分别对应于特征结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用图像处理设备（２０）提高对射线照片（１０）上不同结构（１８）的感觉能力的方法，包括以下步骤：　　　　ａ）存储以电子形式提供的射线照片（１０）作为位置空间强度；　　　　ｂ）进行傅立叶变换以便确定频率空间强度分布；　　　　ｃ）通过修改高频与低频图像信号分量之间的权重来对所述频率空间强度分布滤波，考虑到希望提高感觉能力的结构的平均结构尺寸来设定需要增加权重的图像信号分量；　　　　ｄ）对经过滤波的所述频率空间强度分布进行反傅立叶变换，从而获得经修改的位置空间强度分布，其中那些结构更容易地被看清。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：M托马斯，
申请(专利权)人：杜尔牙科器械两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]