一种基于人眼视觉特性医学图像增强方法.pdfVIP

维普资讯 西 安 工 程 科 技 学 院 学 报 JournalofXianUniversityofEngineeringScienceandTechnology 第 19卷第 3期 (总 75期) 2005年 9月 V0．1．19，No．3(SumNo．75) 文章编号 ：1671—850X(2005)03—0342—04 一 种基于人眼视觉特性的医学图像增强方法 史舒娟 ，符 均 (1．西安工程科技学院 电信学院，陕西 西安 710048；2．西安交通大学 电信学院，陕西 西安 710049) 摘要 ：在数字化X光影像仪 中，图像信息是通过医生的视觉来获取的，所以在 图像处理中，应充 分考虑人眼的视觉特性．从人眼视觉的生理特性和人的心理特性出发，测试分析了图像的灰度 分辨能力和图像结构的敏感性．根据测试结果总结了在复杂背景下视觉对 目标的分辨能力，建 立了相应的数学模型和具体实现方法．将该方法应用于X光 图像处理系统中，提高了图像质量， 增加 了医生诊断的准确性． 关键词：视觉特性；图像处理；医学图像 中图分类号 ：1P911．23 文献标识码 ：A 0 引 言 在医学上，为便于医生对病灶或感兴趣区进行正确的诊断，通常都需要对图像进行增强处理，以改善 图像的视觉质量．传统的医学图像对比度增强方法分为灰度变换法，直方图修正法和局部统计法等3类． 分段灰度线性变换能够突出感兴趣的灰度区域，且具有实现简单，速度快的优点．但该方法不是从原始直 方图的整体灰度分布形态出发，因此增强能力有限，难以达到整幅图像同时增强的目的．该方法还需医生 交互，自动增强难 以实现．直方 图均衡、直方图规定化等全局增强方法存在着局部对 比度过提升或者欠提 升(原直方图中频数较小的灰度级被并入几个或一个灰度级中，对应的局部较平滑的细节信号得不到增 强)以及平滑区噪声过度放大的问题．局部 自适应的直方图均衡法(AI-IEE~J)则能够有效地增强图像各区域 的局部细节和边缘信号，但耗时过大，且不能从整体上提高对比度． 可见，传统的医学图像增强方法只从图像本身的整体和局部特性出发，却没有充分考虑到观察者(医 生)的视觉特性．X线医学图像增强最终效果是以医生在显示器上对结果图像的感知和理解为依据诊断 的．因此，x线医学图像增强方法应充分考虑人眼视觉特性，根据人眼的视觉特性对医学图像进行增强处 理，使增强处理后的X射线图像具有视觉效果佳，无伪像产生的优点，且在噪声抑制、保持边缘及增强各 种细节．I-_效果 良好． 1 人眼视觉特性 1．1 对 比灵敏度 人眼的对比灵敏度可用实验测试[．如图1(a)所示，在均匀亮度背景B上，有一亮度B+AB(或者B一 )的圆形 目标，圆形 目标从亮度B开始增加直到B+AB在背景B下可见．测得视觉刚好能鉴别的亮度差 异值 (即JND(just-noticeable—difference))，此值与背景亮度B有关，故是B的函数．若背景亮度宽广且亮 · 收稿 日期：2004—12—15 通讯作者：史舒娟 (1975一)，女，陕西省三原县人，西安工程科技学院助教 ，硕士，主要从事计算机图像处理方面的研究 E-mail；Ssj617@163．com 维普资讯 第 3期 一种基于人眼视觉特性的医学图像增强方法 343 度均匀，则AB在很大范围内近似 同B成正 比，即AB／B近似为常数，其值约为0．02(见图1(b))．此关系式称 为韦伯定律，而AB／B为韦伯比或对 比灵敏度阈值． 人眼的对 比灵敏度还与周围环境的亮度也有密切的关系，如图2(a)．在亮度为 鼠的背景上，放一圆形 目标，一半亮度为B+AB，另一半为B，所测得的韦伯比如图2(b)所示．可见，在不同的鼠值时有不同的韦 伯比曲线，它们都比固定背景的曲线窄．也就是说，在环境亮度一定的情况下，人眼的亮度鉴别范围是很窄 的，