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基于多尺度数字X光图像增强方法的研究

作　者: 王彦臣
导　师: 黄廉卿
学　校: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
专　业: 光学工程
关键词: X光医学图像多尺度小波变换对比度增强边缘细节增强动态范围压缩提升格式数字信号处理器接口
分类号: O434.1
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

在开发研制数字X光影像仪的过程中，我们发现在CR图像系统中，从图像的获取，到图像的传输、输出(显示)等等，每一个环节都可能降低图像质量，同时由于人体结构和组织的复杂性以及成像系统中的X线散射等各种不利因素的影响，导致图像质量的下降，主要表现为细节模糊、对比度差，极大地影响了医生诊断的准确性。为此，有必要对数字X线医学图像进行增强处理，以改善其视觉质量。论文综述了国内外现有医学图像增强方法的特点及缺陷，指出在空间域和频率域单尺度处理方法的局限性。针对现有医学图像增强方法的缺陷，提出了基于频域多尺度小波变换和基于空间域的多尺度Retinex(MSR)图像增强方法。研究内容如下：首先根据人体胸腔X光图像的特点，提出了针对胸腔图像中不同区域的小波增强算法，试验表明该方法能够有效地增强胸腔图像中较亮区域的细节信息，而且能够适当地增强胸腔图像中较暗区域的肺部纹理信息，克服了一般小波增强算法中整个胸腔区域相同增益强度造成的不良情况。提出了在图像小波变换得到的高频小波系数进行高频增强的同时，对低频尺度系数进行自适应直方图均衡的图像增强算法，该方法能够在增强图像边缘信息的同时能够根据图像的灰度直方图的特点自适应地增强图像的对比度，克服了大多数基于小波变换的图像增强算法只能通过增强图像的高频信息来改善图像质量的局限性，实验结果说明了该算法的有效性。提出了把基于人眼视觉原理的Retinex模型的多尺度Retinex(MSR)算法应用到数字X光图像处理中，它既能有效地实现数字X光图像对比度的增强，同时又能够有效地压缩图像的动态范围，试验表明它能够有效地提高图像暗区内细节的可视度，对提高医生的临床诊断准确性有很大的帮助。在研制数字X光影像仪系统过程中，我们提出在数据采集系统中利用基于PCI总线的DSP来完成图像数据的采集、医学格式、简单处理等功能，为此在DSP评估板上实现了CR图像的提升格式小波变换，并研究了DSP和PCI总线芯片的接口关系。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-10
第一章绪论  10-21
  1.1 引言  10-12
  1.2 CR系统原理及数字X光影像特点分析  12-14
  1.3 数字X光图像增强处理  14-20
    1.3.1 图像增强的基本方法  14-16
    1.3.2 数字X光图像处理技术  16-17
    1.3.3 国内外数字X光医学图像增强方法概况  17-19
    1.3.4 X光图像增强中存在的问题  19-20
  1.4 论文研究内容  20-21
第二章多尺度分析理论及图像增强方法  21-46
  2.1 引言  21
  2.2 多尺度技术的发展  21-24
  2.3 小波变换及其Mallat算法  24-32
    2.3.1 小波及小波变换  24-25
    2.3.2 离散小波及其变换  25-27
    2.3.3 Mallat算法  27-32
  2.4 多尺度分析  32-35
  2.5 小波基的性质  35-41
    2.5.1 正交性  35-36
    2.5.2 紧支性  36
    2.5.3 正则性  36-38
    2.5.4 消失矩  38-39
    2.5.5 对称性  39-41
  2.6 基于多尺度的图像增强方法  41-45
  2.7 小结  45-46
第三章基于频域多尺度数字X光图像增强算法的研究  46-74
  3.1 引言  46
  3.2 基于频域多尺度的胸腔CR图像增强方法的研究  46-58
    3.2.1 算法的提出及其基本原理  47-48
    3.2.2 算法流程  48-50
    3.2.3 低频尺度系数的分割算法  50-54
    3.2.4 小波系数增强策略  54-55
    3.2.5 实验结果及分析  55-58
  3.3 基于多尺度和直方图均衡技术的图像增强方法研究  58-72
    3.3.1 直方图均衡增强算法及其演变  59-64
    3.3.2 基于小波变换和直方图均衡技术的增强算法  64-68
    3.3.3 实验结果及分析  68-72
  3.4 小结  72-74
第四章基于空域多尺度的Retinex数字X光图像增强方法研究  74-87
  4.1 引言  74-75
  4.2 Retinex算法理论  75-76
  4.3 多尺度Retinex算法  76-77
  4.4 多尺度Retinex算法在数字X光影像增强处理中的应用  77-86
    4.4.1 算法实现  77-79
    4.4.2 实验结果及分析  79-86
  4.5 小结  86-87
第五章数字X光图像图像处理方法的DSP实现  87-108
  5.1 引言  87-88
  5.2 提升格式及其实现  88-95
    5.2.1 提升格式  89-90
    5.2.2 提升方法的实现步骤  90-94
    5.2.3 整数小波变换  94
    5.2.4 提升格式的优点  94-95
  5.3 硬件平台DSP处理器  95-98
    5.3.1 TMS320C62x的基本结构  95-96
    5.3.2 DSP芯片的结构特点  96-98
  5.4 CR图像提升小波变换的DSP的实现  98-100
  5.5 基于PCI总线的DSP数字X光图像处理卡的设计  100-107
    5.5.1 TMS320C6211的主机通信接口  101-102
    5.5.2 AMCCS5933接口芯片的功能及特点  102-103
    5.5.3 MS320C6211和AMCCS5933接口逻辑的实现  103-107
  5.6 小结  107-108
第六章结论与展望  108-111
  6.1 研究成果和结论  108-109
  6.2 论文创新点  109-110
  6.3 进一步的研究工作  110-111
致谢  111-112
参考文献  112-120
作者简历  120
攻读博士学位期间承担的主要工作及发表论文  120-121

基于多尺度数字X光图像增强方法的研究

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