[发明专利]图像处理方法和图像处理设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将X射线图像变换为具有最佳色调的输出图像的X射线图像处理方法。更具体地，本发明涉及用于创建色调转换曲线以限定输出图像的对比度的图像处理方法(即，色调映射(tone-mapping)方法)和图像处理设备，其中，所创建的色调转换曲线至少部分包含前一图像的色调转换曲线。

背景技术

对于X射线图像，已经提出了各种类型的色调转换，以提高输入X射线图像的输出版本，从而力图提高医生的诊断能力。进行用于最优化X射线图像的观察区域的色调转换，以提高医生的诊断能力。为了进行该最优化，已经提出了从X射线图像中提取相对于噪声和运动具有更高鲁棒性的观察区域。已经使用S形函数作为色调曲线以最优化该区域的输出图像。当拍摄X射线图像作为(由帧序列组成的)运动图像时，还需要考虑这些帧之间的对比度变化并使其稳定。由于X射线变化以及被摄体变化，因而引起帧之间的对比度变化。X射线变化是指即使在恒定摄像条件下也产生的X射线的量的变化、以及由于X射线操作或控制引起的摄像条件的变化。例如，被摄体变化可以是指肺野由于呼吸而移入和移出摄像区域，或者是指注入造影剂。

迄今为止，已通过使X射线更稳定来应对由X射线的量的差异所引起的帧之间的对比度变化。另一方面，已通过分析被摄体的方法或通过控制色调转换曲线来应对被摄体变化。

分析被摄体的示例方法包括涉及根据输入图像的像素值创建直方图、提取最小值和最大值并在时间方向上对这些值进行滤波的方法(例如，参见日本专利3334321)。在时间方向上对最小值和最大值进行滤波使得能够抑制对对比度变化的灵敏度并使其稳定。

用于控制色调转换的示例方法包括涉及通过分析输入图像检测场景变化、并基于场景变化所需的时间将新创建的色调转换曲线与过去的色调转换曲线进行合成的方法(例如，参见日本专利4050547)。根据该方法，可以通过在时间方向上对色调转换曲线进行滤波来抑制对对比度变化的灵敏度并使其稳定。

然而，上述传统技术中存在有以下问题。即使通过对直方图的最小值和最大值(表示特别暗和特别亮的区域的最小值和最大值)进行滤波来抑制图像整体的对比度变化，也不能抑制正被注视观察的区域中的变化，并且(诸如正在使用输出图像进行诊断的医生等的)用户敏锐地感受到该状况。响应于此而抑制观察区域中的变化的尝试导致了饱和和限幅，这是因为不能反映运动图像中的对比度变化并且不能创建最适于输入帧的输出图像。

期望一种在反映图像整体的对比度变化的同时抑制正被注视观察的区域中的对比度变化的方法。此外，存在如下多种情况：在图像序列内基于场景变化所需的时间来控制色调转换曲线的情况下，期望与该场景变化所需的时间无关地控制对比度变化。

发明内容

期望提供在通过抑制运动图像的闪烁获得稳定色调的同时针对(一系列帧或构成运动图像的图像内的)各运动图像帧获得最佳色调的设备和方法。还期望提供在创建没有感觉不自然的观察区域的图像的同时反映(即，考虑)每一帧的对比度变化的设备和方法。期望提供在具有不同亮度或对比度等级的一系列时序帧或同步帧中、或者甚至在具有使观察者不能辨别具有较低对比度等级的其它低亮度区域的高亮度区域的单个图像中获得最佳色调的设备和方法。

根据本发明的一方面，提供了一种图像处理方法，用于对由X射线摄像系统所生成的图像序列的图像进行色调转换，所述图像处理方法包括：提取步骤，用于从所述图像序列的第二图像中提取在所述图像序列的图像中用作基准区域的区域；以及色调转换步骤，用于在相对于所述图像序列中的第一图像在所述第二图像中存在对比度变化的情况下，对所述第二图像进行色调转换，从而在所述基准区域中抑制在所述第一图像和所述第二图像之间产生的对比度变化，并且在所述基准区域以外的区域中反映所述对比度变化。

根据本发明的另一方面，提供了一种图像处理设备，用于对由X射线摄像系统所生成的图像序列的图像进行色调转换，所述图像处理设备包括：提取部件，用于从所述图像序列的第二图像中提取在所述图像序列的图像中用作基准区域的区域；以及色调转换部件，用于在相对于所述图像序列中的第一图像在所述第二图像中存在对比度变化的情况下，对所述第二图像进行色调转换，从而在所述基准区域中抑制所述对比度变化，并且在所述基准区域以外的区域中反映所述对比度变化。

通过以下(参考附图)对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。

附图说明

图1是示出根据本发明的图像处理设备的硬件结构的示例的框图。

图2是示出图1所示的图像处理单元104的详细结构的框图。

图3A和图3B示出两个X射线图像帧中的像素值的直方图。