[发明专利]一种计算机数字图像快速处理算法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用改变图像的图像处理算法来对图像、特别是一种计算机数字图像快速处理算法，其中，至少部分地在图形卡上执行图像处理，该图形卡包括至少一个像素着色(Pixel Shader)单元和至少一个顶点着色(Vertex Shader)单元。

背景技术

本发明的主要应用领域是对图像照片的快速图像处理，例如在荧光透视中累积的图像。在诸如计算机断层造影、血管造影或者磁共振断层造影等成像的方法中，需要对利用对应的模态绘制的图像进行费事的图像处理。该图像处理应该一方面例如通过抑制噪声来改善图像质量，另一方面例如通过锐化边缘或滤波来突出图像中对相应诊断重要的结构。

首先，在其中按照较快的时间序列拍摄检查区域的X射线图像照片并立刻在显示器上为主治医生显示出来的荧光透视的领域中，要求进行快速的图像处理。在现代荧光透视系统中已经按照在30帧/秒的条件下的1024x1024像素的分辨率以及16比特的比特深度来处理图像。利用改变图像或者说改善图像的图像处理算法的图像处理在与绘制模态连接的图像计算机上进行。各种图像处理算法在所谓的后处理渠道(Pipeline)中得到综合。因为医生恰恰在特别是利用导管的干预中需要用于尽可能实时地对仪器进行导航的图像，所以图像处理的主要问题在于高的图像处理速度。

利用常见的主处理器不能在上述图像分辨率下达到为此所需的处理速度，因此迄今为止必须为这些应用开发并使用基于DSP(数字信号处理)板的专用硬件。在相同发明者的一个平行专利申请中建议，将图像处理算法的至少一部分在现代图形卡上实施。该建议使得对于这类图像处理可以采用标准硬件，其引起的投资花费较小并且可以灵活地更新而没有巨大的开销。

现代的图形卡目前包括至少一个頂点着色单元和一个像素着色单元，利用这些单元可以将三维对象(例如为计算机游戏或动画)按照较高的速度变换成用于显示器的、实际的二维显示。在“Programmierbare Pixeel-und Vertex-Shader am Beispiel des GeForce 3vonNIVIDIA”，专题研讨课SS 2001，第1至26页，eHB中公开了一种这样的图形适配器及其应用。US 2003/0020741A1描述了通过设置临时存储器更好地使用带有像素着色单元和图形着色单元的系统，由此通过不同的着色单元使用已经被处理过的数据并且可以改善图形应用的编程。在此，涉及的也是三维对象的二维显示。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种使用改变图像的图像处理算法来对图像、特别是计算机数字图像进行快速图像处理的方法，该方法需要的投入费用很少并且对硬件新开发来说比公知系统具有更高的灵活性，以及特别是能够最佳地利用所使用的部件。

在该使用改变图像的图像处理算法来对改变图像的图像处理算法来对图像、特别是计算机数字图像进行快速图像处理的方法，至少部分地在图形卡上执行图像处理，该图形卡包括至少一个像素着色单元和至少一个顶点着色单元。像素着色单元是在3D图形芯片的渲染管线内部的可编程计算单元，其在计算机产生的视图中产生照明和表面效果。顶点着色单元在图形芯片中的可编程计算单元，利用其可以按照最佳的方式执行特别是计算机图形的三角点的三维变换。

在本发明的方法中，首先将二维输入图像变换为三维表示，利用该三维表示在顶点着色单元上执行该图像处理算法的第一部分。然后，将按照这种方式处理的三维表示变换回二维表示，然后利用该二维表示在像素着色单元上执行该图像处理算法的第二部分。

通过所提出的从二维图像中人工产生三维表示，可以按照优选的方式将顶点着色单元也用于二维图像的图像处理。在此，按照适当方式修改了否则将利用二维图像进行的处理算法(例如，滤波、噪声抑制、或边缘锐化)，以便在三维表示中产生同样的效果。然后在像素着色单元上继续对变换回二维表示、并且已经部分处理过的图像进行剩余的图像处理，使得两个单元都被用于图像处理。通过图形卡的这种最佳利用，特别是构造成用于三维变换的顶点着色单元的利用，实现了对二维图像的较快的图像处理，这种较快的图像处理正是尤其在本文开始部分提到的荧光透视中的应用所需要的。