3D Slicer中文教程(七)—圖像中值濾波


1、中值濾波概念

中值濾波是對一個滑動窗口內的諸像素灰度值排序,用其中值代替窗口中心象素的原來灰度值,它是一種非線性的圖像平滑法,它對脈沖干擾級椒鹽噪聲的抑制效果好,在抑制隨機噪聲的同時能有效保護邊緣少受模糊。中值濾波可以過濾尖峰脈沖。目的在於我們對於濾波后的數據更感興趣。濾波后的數據保留的原圖像的變化趨勢,同時去除了尖峰脈沖對分析造成的影響。

以一維信號的中值濾波舉例。對灰度序列80、120、90、200、100、110、70,如果按大小順序排列,其結果為70、80、90、1000、110、120、200,其中間位置上的灰度值為100,則該灰度序列的中值即為100。一維信號中值濾波實際上就是用中值代替規定位置(一般指原始信號序列中心位置)的信號值。對前面所舉的序列而言,中值濾波的結果是用中值100替代序列80、120、90、200、100、110、70中的信號序列中心位置值200,得到的濾波序列就是80、120、90、100、100、110、70。如果在此序列中200是一個噪聲信號,則用此方法即可去除這個噪聲點。

二維中值濾波算法是:對於一幅圖像的象素矩陣,取以目標象素為中心的一個子矩陣窗口,這個窗口可以是3*3 ,5*5等根據需要選取,對窗口內的象素灰度排序,取中間一個值作為目標象素的新灰度值。窗口示例如ooooxoooo上面x為目標象素,和周圍o組成3*3矩陣Array,然后對這9個元素的灰度進行排序,以排序后的中間元素Array[4]為x的新灰度值,如此就完成對象素x的中值濾波,再迭代對其他需要的象素進行濾波即可。圖像處理中,中值濾波的實現方法

均值濾波和中值濾波的內容非常基礎,均值濾波相當於低通濾波,有將圖像模糊化的趨勢,對椒鹽噪聲基本無能為力。中值濾波的優點是可以很好的過濾掉椒鹽噪聲,缺點是易造成圖像的不連續性。在下面的代碼中,中值濾波主要通過冒泡算法來實現。

2、3D Slicer中值濾波示例

(1)3D Slicer中值濾波CT圖像前后對比結果

    左圖為原圖,右圖為中值濾波之后的圖像。明顯看出左圖中的細小點在右圖中已經消失,經過中值濾波的圖像更加光滑。本圖沒有進行三維重建,重建后的對比更加明顯,中值濾波后的三維圖像更加平滑真實

          

                     (a)原圖                              (b)中值濾波后的圖

(2)3D Slicer中值濾波具體步驟

a.在Modules 處選擇Filtering——Denosing——Median Image Filtering,即可到濾波窗口界面

 

b.濾波窗口如下圖所示,median image parameters窗口設置參數大小,默認為(1,1,1);IO欄設置Input Volume和Output Volume;

c.設置好之后點擊apply按鈕等待運行結束即可,運行過程如圖所示。

 

總結:3D Slicer濾波方法有幾種,這里只是用了中值濾波,其他方法類似。中值濾波的優點是可以很好的過濾掉椒鹽噪聲,缺點是易造成圖像的不連續性。本文中用的中值濾波處理后的圖像滿足個人要求,使用時還需要根據個人需要進行參數等設置。

 


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