[发明专利]基于低秩技术和目标数据库的相干光断层图像降噪方法

说明书

技术领域

本发明涉及相干光断层图像处理领域，特别是基于低秩技术和目标数据库的相干光断层图像降噪方法。

背景技术

OCT，又称相干光断层成像，是一种新的层析成像技术，具有高分辨率，在生物内部结构上断层成像的特点。OCT之所以能够获得近显微分辨率的次表面图像，是因为它采用光波作为探测手段，而不是声波。光波的波长比声波的波长短，传播速度比声波快。OCT是基于低相干干涉技术发展的，近几十年来取得了巨大的进步。一代OCT又被称为时域OCT(TD-OCT)，每秒采集400 张A扫描图，轴向分辨率为8微米到10微米。2011年出现了谱域OCT(SD-OCT)。目前商用的谱域OCT设备成像速度比时域OCT设备快40到100倍，轴向分辨率范围为5微米到7微米。最近又出现了扫源OCT(SS-OCT)，每秒钟可以采集超过十万张的A扫描图，轴向分辨率可以达到3微米。

OCT可以对生物组织实时地成像，而不需要制备样品。它不涉及到离子辐射，对人体健康没有危害。OCT在许多领域得到迅速的发展，尤其是生物医学领域如眼科成像，心血管成像，胃肠成像和肺成像。通过传统的切除活组织方法获得的胃部图片质量很差，而OCT可以利用内窥镜对胃组织的微观结构成像，非常清晰。OCT在心血管方面的应用体现为嵌入式的高分辨率成像，通过把导管放置到活体内部，对冠状动脉成像。眼科是OCT技术首次应用的领域，并且 OCT在眼科的临床实践中取得革命性的发展。

OCT图像通常会受到不同的噪声污染，这些噪声的来源主要包括：光源不稳定，组织的异质性，镜面反射和散斑噪声。OCT由于相干检测的特性，在图像采集的过程中容易受到散斑噪声的严重污染，导致获取的图像对比度降低，关键特征模糊不清。当样本表面的局部光滑并且与入射光垂直，镜面反射就会出现，在OCT图像中的表现为垂直条纹噪声。

目前出现了许多针对自然图像的降噪方法，主要分为三类：空间域方法，变换域方法以及它们的复合方法。空间域方法通过对每个像素的领域像素进行加权平均，从而达到降噪的目的，这种方法主要考虑到相邻像素间的相似性，例如非局部均值滤波器。变换域方法把噪声图像投射到另一个平面中，同时能得到图像在新平面上的投射系数。图像的有效信息主要聚集在系数较大的部分，于是降噪处理可以通过去除系数较小的部分实现，例如小波变换。复合方法利用空间相关性和稀疏表示来抑制噪声，例如BM3D降噪。在上述提及的方法中，基于块的降噪方法备受关注。

低秩技术,是一个最小化的问题，它的成本函数测量给定的矩阵(原始数据) 和近似矩阵(优化数据)之间的拟合度，同时要保证近似矩阵的低秩性。一幅干净的图像可以被看作是一个低秩矩阵，而噪声图像的秩远远大于干净的图像。这一点刚好与低秩技术相符合，可以用于图像降噪领域。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种基于低秩技术和目标数据库的相干光断层图像降噪方法。

为了解决上述问题，本发明采用了如下技术方案：

基于低秩技术和目标数据库的相干光断层图像降噪方法，包括N次降噪过程，N≥2，其中每次降噪过程包括如下步骤：

S1、对输入的待降噪噪声图像，使用灰度值欧氏距离比较法，从目标数据库中寻找该噪声图像的一系列最相似图像，组成相似图像集；

S2、对待降噪噪声图像的每个噪声块，在所述相似图像集中搜索最相似的若干个块，并与原噪声图像的噪声块构成一个块组；

S3、在低秩标准下利用奇异值分解消除所述块组的噪声，并在降噪后的块组上做求和均值处理，得到所有的与原噪声图像的噪声块对应的干净块；

S4、将得到的干净块放回原噪声图像中对应的位置，对块与块之间重叠的像素，找到对应于该像素的所有降噪结果，做加权平均处理，得到初步降噪图像；

S5、基于视网膜的层结构，利用伽柏变换对待降噪噪声图像的纹理进行定位，把部分丢失的信息添加到初步降噪图像上，构建一幅新的噪声图像作为下一次降噪过程的输入图像；

重复上述步骤，直到完成N次降噪过程，得到最终降噪后的图像。

2、如权利要求1所述的基于低秩技术和目标数据库的相干光断层图像降噪方法，其特征在于，步骤S5中，把部分丢失的信息添加到初步降噪图像上构建一幅新的噪声图像采用如下公式：

其中，μ为可调参数，是初步降噪图像，y是原始噪声图像，y′是新的噪声图像，index_layers为一2值掩码，代表视网膜的层结构中层的位置。

本发明的有益效果：