X光圖像增強


  X光拍攝出的原始圖像,一般都比較模糊不清,而在醫學應用上,這些被模糊的細節又非常有用,因此,X光圖像的增強一直是人們研究的重點。下面,給大家介紹一種非常有用的增強方法:Gauss Laplacian Pyramid算法

關於該方法,已有不少文獻對其進行了介紹和闡述,但一般都比較晦澀難懂,本人做了一個比較清晰的實現步驟,以此供大家參考。而關於分解的細節圖像如何進行增強(后文會提到),不是本文介紹的重點,在這只做些基礎介紹,有更高要求的朋友,可以去查查專業文獻來實現。

先上圖,看下效果:

       

                  原始圖像

        

     增強效果

                 增強效果

實現步驟:

一: 圖像分解:

  1. 輸入原始圖像I,大小為m*n。因為該算法是金字塔分解,我們設圖像尺寸為m*n時為第一層;
  2. 對I進行5*5的高斯濾波,得到結果為F;
  3. 對F進行下采用,具體操作是將F隔行和隔列采集,得到圖像R,大小為m/2*n/2;
  4. 對圖像R進行5*5的高斯濾波,並將圖像插值放大尺寸至m*n,得到圖像E;
  5. 圖像I減去圖像E,得到細節圖像D,大小為m*n。這里需要對細節圖像進行增強處理,以使得后面重建的圖像為一增強圖像;
  6. 將第三步的下采樣圖像R賦值到第一步中的I,m更新為m/2,n更新為n/2,然后在順序執行1~6,直到F圖像尺寸為1*1。

二 重建部分

  1. 設分解的最后一層(設為k層)的下采樣圖像R尺寸為m*n,將R進行高斯濾波並上采樣得到圖像E,尺寸變為2*m * 2*n,設2*m = M,2*n = N;
  2. 將E和分解的第k-1層的細節圖像D(因為是第k-1層,所以其大小也為2*m * 2*n)相加,得到2*m * 2*n的增強圖像En;
  3. 將En賦值到第一步的R,然后順序執行1~2,並將m更新為M,n更新為N。直至加到第一層的細節圖像,得到最終的重建圖像。

  需要注意的是,如果我們按照以上的分解和重建步驟來做,不對分解過程中的細節圖像做增強,那么重建后的圖像和原始輸入圖像應該是完全一樣的。

三 細節圖像增強方法  

  細節圖像增強方法主要分為兩部分,一個是針對分解過程中每一層的細節圖像特點,給予不同的增益權重。另外,針對細節圖像特點,要保證其在最終的重建圖像不失真要求,本人采用了指數函數對其增強:

  

  參數a就是根據不同層設置不同的增益權重,下圖顯示的就是不同參數p的不同增強效果。

 

  在圖像分解過程中發現,一般在第四層是個分水嶺,前三層圖像細節較小,后面開始細節相對來說比較明顯,因此可以對前三層圖像乘以一個較大的系數,而對后面幾層乘以一個相對小一點的系數。

  關於細節圖像的增強,相關文獻中有很多更詳細的解釋,在此不一一介紹了。另外,大家還可以通過Gauss卷積后的圖像做下光照調整,可以使得最終的重建效果更加完美。


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