[发明专利]一种切伦科夫荧光图像冲击噪声去除方法及系统

说明书

本发明属于图像数据处理领域，公开了一种切伦科夫荧光图像冲击噪声去除方法及系统，复制光学探测器采集到的原始切伦科夫荧光图像边缘，对图像进行扩展；以扩展图像除边缘以外的像素为中心点，取3×3窗口内的9个像素值，从小到大进行排序，得到中间值，中间值构成的图像为中值图像；计算原始切伦科夫荧光图像与中值图像的差值图像；计算差值图像中各个像素的模糊值；根据模糊值，计算得到滤除冲击噪声后的切伦科夫荧光图像。去除冲击噪声时需要利用排序法求中值、减法求差值图像、乘法与加法求滤除噪声后的切伦科夫荧光图像，涉及的操作仅为排序、减法、乘法与加法，实现简单。

技术领域

本发明属于图像数据处理或产生技术领域，尤其涉及一种切伦科夫荧光图像冲击噪声去除方法及系统。

背景技术

1934年，Cerenkov发现高能粒子在导电介质中传输速度超过光速时，会产生切伦科夫辐射现象。切伦科夫辐射过程中，会产生分布在紫外和可见光波段的光子。2009年，Robertson等人利用光学探测器探测放射性核素切伦科夫辐射过程中发出的光子，并将其命名为切伦科夫荧光成像。切伦科夫荧光成像以临床应用的核素作为示踪剂，具有成本低，成像时间短的特点，在预临床研究以及临床肿瘤细胞切除等领域应用广泛。采集切伦科夫荧光图像过程中，由于高能伽马粒子辐射到光学探测器，在采集到的切伦科夫荧光图像中包含冲击噪声。冲击噪声幅度明显大于周围像素，离散分布在整幅图像中。严重时，目标的荧光信号被冲击噪声淹没，对切伦科夫荧光成像造成干扰，必须采取有效的方法对噪声进行抑制。现有切伦科夫荧光图像冲击噪声抑制技术可以分为3大类，一类采用经典的空域中值滤波方法进行噪声抑制，该方法能有效滤除噪声，但是将每个像素都替换为其对应空域窗口所有像素的中间值，有用图像的灰度和形状发生改变，从而产生失真；一类采用时域中值滤波，该方法需要采集多幅切伦科夫荧光图像，采集时间长，同时由于将所有像素替换成时域窗口内的中值，有用图像的灰度和形状发生改变，从而产生失真；一类采用基于聚类的方法，将图像中的像素分类为噪声图像、背景图像和有用图像，再采用图像修补的方法对噪声进行抑制，聚类需要循环计算类中心以及像素点到类中心的距离，图像修补循环计算图像曲率变化，算法需要经过多次迭代才能收敛，运算复杂，处理时间长。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)采用经典的空域中值滤波方法进行噪声抑制，该方法能有效滤除噪声，但是有用图像的灰度值和形状会发生改变，出现失真。

(2)采用时域中值滤波，该方法需要采集多幅切伦科夫荧光图像，采集时间长，同时由于对所有像素进行滤波操作，有用图像灰度值和形状发生改变，出现失真。

(3)采用基于聚类的方法，将图像分为噪声、背景和有用信号，再采用图像修补的方法对噪声进行抑制，聚类需要循环计算类中心以及像素点到类中心的距离，图像修补循环计算图像曲率变化，算法需要经过多次迭代才能收敛，运算复杂，处理时间长。

解决上述技术问题的难度和意义：在利用操作简单、易于实现的方法去除冲击噪声的同时保持有用图像不发生失真，为后续基于切伦科夫荧光成像的定量分析提供准确的原始数据。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种切伦科夫荧光图像冲击噪声去除方法及系统。

本发明是这样实现的，一种切伦科夫荧光图像冲击噪声去除方法，所述切伦科夫荧光图像冲击噪声去除方法包括：复制光学探测器采集到的原始切伦科夫荧光图像边缘，对图像进行扩展；以扩展图像的元素为中心点，取3×3窗口内的9个值，从小到大进行排序，得到中间值，中间值构成的图像为中值图像；计算原始切伦科夫荧光图像与中值图像的差值图像；计算差值图像中各个像素的模糊值；根据模糊值，计算得到滤除冲击噪声后的切伦科夫荧光图像。

进一步，所述切伦科夫荧光图像冲击噪声去除方法包括以下步骤：

步骤一，复制光学探测器采集到的具有K行N列像素的原始切伦科夫荧光图像X的第1行和最后1行，扩展得到K+2行N列的行扩展图像