基于直方圖規(guī)定化的圖像增強在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

2018-02-24 13:55:24徐鵬飛劉國恩

電腦知識與技術(shù) 2018年34期

徐鵬飛劉國恩

摘要：圖像增強就是有目的地強調(diào)圖像的整體或局部特性，將原來不清晰的圖像變得清晰或強調(diào)某些感興趣的特征。醫(yī)學(xué)圖像由于受到成像設(shè)備和獲取條件等多種因素的影響，可能出現(xiàn)圖像質(zhì)量的退化，甚至偽跡。首要的任務(wù)就是對獲取的醫(yī)學(xué)圖像進行增強信噪比的工作，即濾除圖像的噪聲和干擾，突出感興趣對象區(qū)域或邊緣，從圖像得到定量和更深刻的信息。

關(guān)鍵詞：圖像增強;直方圖規(guī)定化;概率分布函數(shù)

中圖分類號：TP311? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ?文章編號：1009-3044（2018）34-0192-01

圖像增強的目的：主要是提高圖像的視覺質(zhì)量或者凸顯某些特征信息，它無論對人眼理解或者基于計算機的圖像分析都非常有用。圖像增強并不能增加圖像數(shù)據(jù)本身所包含的信息量，但可以凸顯特定的特征，有利于特定的應(yīng)用，比如目標(biāo)識別、跟蹤等。特別是醫(yī)學(xué)圖像，增強后有利于醫(yī)生對輪廓的界定、大小與位置的判斷、程度范圍的診斷，計算機輔助治療等。

實際應(yīng)用中，有時需要將圖像的直方圖變換成特定的非均勻分布形狀，以便能更好地突出圖像中用戶感興趣的部分，達到有針對性的增強效果。這時可以將直方圖變換成所指定的形狀，從而有選擇地增強某個灰度值的范圍，這種方法稱為直方圖規(guī)定化或直方圖匹配。

1 數(shù)字圖像灰度直方圖規(guī)定化的定義

規(guī)定化，顧名思義，就是規(guī)定好輸出圖像應(yīng)該具有什么樣形狀的直方圖。那么，這個“形狀”該怎么規(guī)定呢？通常，我們指定一個規(guī)定的概率函數(shù)來表示所需的直方圖，常用的有均勻分布函數(shù)、指數(shù)分布函數(shù)、雙曲分布函數(shù)、高斯分布函數(shù)……。直方圖規(guī)定化的示例如下圖：

2 數(shù)字圖像灰度直方圖規(guī)定化步驟

1）對輸入圖像直方圖均衡化，目的是確定rk到sk的映射關(guān)系。對sk可不進行量化處理，減小誤差。

2）對規(guī)定的直方圖也進行離散化和均衡化，以確定zk到uk的映射關(guān)系。對uk可不進行量化。

3）將sk和與之最接近的uk對應(yīng)起來。

4）根據(jù)前邊的對應(yīng)，最后確定rk到zk的映射關(guān)系。

3 直方圖規(guī)定化算例

按原圖像灰度的累計概率與規(guī)定的哪個累計概率接近，就將該灰度規(guī)定化為后者“累計概率”所對應(yīng)的灰度值。

4 直方圖規(guī)定化實驗結(jié)果

5 結(jié)論

雖然均衡化并不總是有效，但是還能講得出道理來，有理論分析基礎(chǔ);規(guī)定化或者叫直方圖匹配，很多時候就是要試，因為不知道匹配成什么樣的直方圖效果才好，才能滿足用戶（或觀察者）的需求，所以要進行多次嘗試。

參考文獻：

[1] 宋宏寧，郭瑞強.基于醫(yī)學(xué)影像學(xué)的3D 打印技術(shù)在心血管疾病診療中的應(yīng)用現(xiàn)狀及研究進展[J].中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，2017，33（3）：375-380 .