[发明专利]用于提高射线照片上不同结构的感觉能力的方法和设备

说明书

技术领域

本发明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。 

背景技术

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。 

发明内容

因此，本发明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。 

本发明基于以下发现，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。 

通过利用中央频率值和轮廓函数(profile function)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。 

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，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，通过自适应方法自动确定频率范围也是可行的。 

例如，在这种情况下可以选择希望提高其感觉能力的结构。 

利用例如高斯滤波器进行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发明的图像处理设备。 

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发明的其它特征和优点，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表示了根据本发明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)；