一种基于运动信号反馈的降噪装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于运动信号反馈的降噪装置及方法，该装置包括：运动控制部分，接收数字Ｘ光机控制面板的控制信号，根据床体的当前状态生成对数字Ｘ光机运动机构的控制信号，并将当前数字Ｘ光机的床体的运动状态信号由通信接口与工控机进行通讯连接；工控机，通过通信端口接收运动控制部分上传的床体的运动状态信号，通过运行运动降噪处理程序实现运动图像的实时降噪；该方法包括：设定Ｘ光机床体的横向、纵向以及Ｘ光机影像装置联动的运动速度；图像处理模块计算图像的位移，判断图像的运动方向；对Ｘ光机影像增强器采集的图像进行位移、叠加。本发明专利技术既降低图像噪声又减小了图像拖尾现象，提高了获得图像运动位移和方向的准确性及效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医学领域的图像处理技术，具体地说是。
技术介绍
在目前的数字X光机系统中，图像降噪的方法一般采用递归滤波降噪方法，但是递归滤波无法在降低噪声同时消除运动的尾影。 递归滤波降噪算法的原理是利用多帧图像加权求和，作为当前帧的输出图像。由于在图像采集的过程中噪声是随机的，对于一个像素，在一次采集的过程中可能会由于噪声的污染而失去本来的灰度值。但由于噪声的随机性，如果经过多次采集加权求和就可有效的抑制噪声。假设前一帧的输入图像为X(n-1)，前一帧的输出图像为Y(n-1)，当前帧的输入图像为X(n)，则当前帧的输出图像Y(n)为 其中权值a、b、c为降噪系数，不同的降噪模式对应不同的降噪系数。 目前我公司的X线机的图像实时降噪都是用递归滤波降噪算法。该类算法对静止图像降噪效果好，但对运动的图像，每帧图像中相同的内容在位置上确不同，递归降噪常看见严重的拖尾，影响医生的诊断。为了解决运动降噪时有拖尾的问题，需要根据图像的运动改变降噪系数，两帧图像之间位移越大时对应的系数应该越小，当系数较小时，改善了运动图像的拖尾现象，但是噪声较大，所以在降低噪声和减小拖尾这两者之间只能折中处理。 现有的运动降噪是先进行运动检测，找到最佳匹配点。然后根据不同的匹配点位移，用不同的系数，进行叠加降噪。 如图1、2所示，首先在前一帧图像中心选择一个矩形区域为特征块，特征块中心为图像中心；然后在当前帧图像中选择一块待匹配区域，划分为5个区域，各个区域以图中的“1”表示，首先以“1”为中心，选择一块与特征块相同大小的区域，计算MAD，找到其中最匹配的区域，然后以该区域作为新的搜索区域，同样划分为5个区域，各个区域以图中的“2”表示，以“2”为中心，选择一块与特征块相同大小的区域，计算MAD，找到其中最匹配的区域，递归使用该方法，直到最后剩余5个点为止，最后再搜索一次，这样找到的点就是匹配点。 该方法是把两帧运动的图像直接加权相加，这样相同的图像对应前后两帧的空间坐标并不一样，直接相加必然产生重影，这样递归下去就导致了拖尾。如图3所示。 此外，现有X线机运动控制部分与工控机采用完全分立的结构，因此，工控机无法获取床体相关运动状态，状态信息的传送准确性差。
技术实现思路
针对现有技术中运动信号反馈的降噪时有拖尾的缺陷，本专利技术要解决的技术问题是提供一种既能降低图像的噪声又可减小运动降噪图像拖尾现象的基于运动信号反馈的降噪装置及方法。 为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是 本专利技术一种基于运动信号反馈的降噪装置包括 运动控制部分，接收数字X光机控制面板的控制信号，采集数字X光机的床体的限位信号，根据床体的当前状态生成对数字X光机运动机构的控制信号，并将当前数字X光机的床体的运动状态信号由通信接口与工控机进行通讯连接；工控机，通过通信端口接收运动控制部分上传的床体的运动状态信号，通过运行运动降噪处理程序实现运动图像的实时降噪。 所述床体的当前状态包括通过变频器及伺服器采集到的床体是否运动及运动方向信号。 本专利技术一种基于运动信号反馈的降噪方法包括以下步骤 设定X光机床体的横向、纵向以及X光机影像装置联动的运动速度，并传递给运动控制部分和图像处理模块； 图像处理模块根据上述设定的床体的横向、纵向、影像装置联动的运动速度计算图像的位移，根据运动控制部分反馈当前床体的运动方向判断图像的运动方向； 根据上述计算出的图像的位移和运动控制部分反馈的床体及影像装置的运动方向对X光机影像增强器采集的图像进行位移、叠加。 所述对图像进行位移、叠加之前还包括以下步骤利用运动检测块匹配方法检测X光机影像增强器采集的图像实际位移与计算的图像位移之间的误差。 所述运动控制部分反馈当前床体的运动方向包括以下步骤 通过运动控制部分将与运动相关的状态信息即床体横向是否运动、横向运动方向、床体纵向是否运动、纵向运动方向、影像装置联动是否运动以及联动方向反馈给工控机； 根据床体或影像装置的运动方向判断X光机影像增强器采集的图像的运动方向 当床体纵向向上或向下运动，则X光机影像增强器采集的图像为纵向向上或向下运动； 当床体横向向左或向右运动，则X光机影像增强器采集的图像为横向向左或向右运动； 当影像装置纵向向上或向下运动，则X光机影像增强器采集的图像为向下或向上运动；当需要运动降噪时，工控机将X光机影像增强器采集的图像的运动状态和运动方向传递给图像处理模块。 所述计算图像的位移的像素个数N通过以下公式计算得到 其中，x、y分别为X光机的球管到床体和影像增强器的距离，v为床体的运动速度，t为床体的运动时间，lcd为影像增强器的直径，H为图像的宽。 所述利用运动检测块匹配方法检测X光机影像增强器采集的图像实际位移与计算的图像位移之间的误差具体为 选取待匹配点取前一帧X光机影像增强器采集的图像的中心点作为待匹配点，在当前帧图像中寻找匹配点，中心点坐标为(x，y)； 选取运动检测区域在当前帧图像中以中心点坐标(x，y)为中心选择一块搜索区域，只检测运动方向上的点，用MAD准则计算出匹配点； 选取检测步长在搜索区域内取4或6个像素。 本专利技术具有以下有益效果及优点为 1.本专利技术改进了原有的智能降噪算法，从床体运动控制部分获取床体运动信息，采用移位叠加降噪算法，既降低图像的噪声又减小了图像拖尾现象。 2.本专利技术通过改进运动控制部分与工控机之间的通信方式，与现有技术中仅通过检测图像内容判断图像位移和方向的方式相比，提高了获得图像运动位移和方向的准确性及效率。 附图说明 图1为现有技术中运动检测示意图； 图2为现有技术采用的搜索方法示意图； 图3为现有技术中运动图像叠加降噪示意图； 图4为本专利技术装置结构框图； 图5为本专利技术方法流程图； 图6为本专利技术方法中带运动方向的搜索方法示意图； 图7为本专利技术方法中判断图像的运动方向流程图； 图8为本专利技术方法中位移计算示意图； 图9为本专利技术方法中移位叠加流程图； 图10为本专利技术方法中移位叠加过程示意图； 图11A为应用本专利技术方法叠加处理前的效果图； 图11B为应用本专利技术方法叠加处理后的效果图； 图12为本专利技术装置床体横向运动组成示意图； 图13为本专利技术装置床体纵向运动组成示意图； 图14为本专利技术装置影像装置联动组成示意图。 具体实施例方式 如图4所示，本专利技术装置利用现有数字X光机的运动控制部分接收数字X光机控制面板的控制信号，采集数字X光机的床体的限位信号，根据床体的当前状态生成对数字X光机运动机构的控制信号，通过对其增加与上位机即工控机通信功能，上传床体及影像装置的运动状态信息，工控机根据上述信息通过运行运动降噪处理程序实现运动图像的实时降噪。 运动控制部分以MCU为控制核心，通过CPLD对外围端口进行扩展，采集床体运动限位信号和控制按键信号，输出伺服器的控制信号；MCU通过串口扩展模块分别经485通信接口和422通信接口与变频器和伺服器进行通讯连接，获取变频器和伺服器的运行状态信息；MCU通过422通信接口与工控机进行通信，上传本专利技术方法所需的床体及影像装置的运动状态信息。MCU通过数据线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于运动信号反馈的降噪装置，其特征在于包括：运动控制部分，接收数字Ｘ光机控制面板的控制信号，采集数字Ｘ光机的床体的限位信号，根据床体的当前状态生成对数字Ｘ光机运动机构的控制信号，并将当前数字Ｘ光机的床体的运动状态信号由通信接口与工控机进行通讯连接；工控机，通过通信端口接收运动控制部分上传的床体的运动状态信号，通过运行运动降噪处理程序实现运动图像的实时降噪。

【技术特征摘要】
1.一种基于运动信号反馈的降噪装置，其特征在于包括运动控制部分，接收数字X光机控制面板的控制信号，采集数字X光机的床体的限位信号，根据床体的当前状态生成对数字X光机运动机构的控制信号，并将当前数字X光机的床体的运动状态信号由通信接口与工控机进行通讯连接；工控机，通过通信端口接收运动控制部分上传的床体的运动状态信号，通过运行运动降噪处理程序实现运动图像的实时降噪。2.按权利要求1所述的基于运动信号反馈的降噪装置，其特征在于所述床体的当前状态包括通过变频器及伺服器采集到的床体是否运动及运动方向信号。3.一种基于运动信号反馈的降噪方法，其特征在于包括以下步骤设定X光机床体的横向、纵向以及X光机影像装置联动的运动速度，并传递给运动控制部分和图像处理模块；图像处理模块根据上述设定的床体的横向、纵向、影像装置联动的运动速度计算图像的位移，根据运动控制部分反馈当前床体的运动方向判断图像的运动方向；根据上述计算出的图像的位移和运动控制部分反馈的床体及影像装置的运动方向对X光机影像增强器采集的图像进行位移、叠加。4.按权利要求3所述的基于运动信号反馈的降噪方法，其特征在于所述对图像进行位移、叠加之前还包括以下步骤利用运动检测块匹配方法检测X光机影像增强器采集的图像实际位移与计算的图像位移之间的误差。5.按权利要求3所述的基于运动信号反馈的降噪方法，其特征在于所述运动控制部分反馈当前床体的运动方向包括以下步骤通过运...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建功，牛杰，周海华，于亦刚，袁文强，高强，吴迪，
申请(专利权)人：东软飞利浦医疗设备系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]