基于直方图的X线医学图像增强及Matlab实现.pdf

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1、第35卷第2期通化师范学院学报(自然科学)Vo1．35№22014年4月JOURNALOFTONGHUANORMALUNIVERSITYApr．2014基于直方图的X线医学图像增强及Matlab实现张艺雪(漳州卫生职业学院信息技术部，福建漳州363000)随着医学影像的发展，医学图像已经成为现代图像增强的程度．设变量r为原始图像l厂的灰度级，变疾病诊断中的重要依据．作为当前医疗领域中的重量s为增强后图像g的灰度级，P(r)为原始图像中灰要诊断手段之一，x线成像具有操作简单、图像动态度级为r的像素出现的频数，P(s)为增强后图像中灰范围宽

2、的优点，在医学影像领域得到普遍的应用．由度级为s的像素出现的频数，则P(r)的图形即为原始于人体复杂的组织结构、电器和光量子噪声等因素图像的直方图，尸(s)的图形即为增强后图像的直方对x线成像的影响，使得x线医学图像具有细节丰图．为方便研究，对灰度级r进行归一化，即：0≤r≤富但对比度差、边缘模糊等特点，直接影Ⅱ向了疾病诊1，r=0在灰度级坐标中表示黑，，=1表示白．在区间断中的临床诊断效果．医学图像增强的目的是改善[0，1]内对图像-厂的灰度级r做灰度变换：医学图像的视觉效果，便于医生对图像进行分析判s=T(r)(1)断，对病情做出准

3、确的诊断，从而提高临床诊断效71(r)满足2个条件：率．针对x线医学图像的特点，本文讨论了直方图(I)(r)在区间0≤r≤l内单值单调增加；均衡化图像增强方法．直方图均衡化算法是图像增(II)当0≤r≤1时，0≤T(r)≤1；强方法中最常用、最重要的算法之一，适用于整体图条件(I)保证了变换后的灰度值从黑到白排序；像对比度低的图像．实验结果证明，用直方图均衡化条件(Ⅱ)保证了变换后的灰度级在允许的范围内．算法对x线医学图像进行增强，具有良好的增强效通过(1)的变换，每个原始图像的r值都产生一果．个对应的增强后图像的灰度级s值．1直方图图

4、像增强的基本理论s到r的反变换函数如下：1．1直方图基础r=T(s)(0≤s≤1)(2)图像的直方图表示图像中每一灰度级与处于该一‘(S)也要求要满足条件(I)和条件(1I)．灰度级的像素数目之间的统计关系，能描述图像的灰灰度级r对于数字图像而言是一个随机变量，对度范围、灰度级分布情况等概貌．¨直方图图像增于连续图像而言是一个连续变量；P(r)和P(s)用来强即通过改造原图像的直方图，使图像的直方图达到表示数字图像中灰度级出现的频数，连续图像的灰度一定要求，从而增强图像，最后采用的直方图决定该分布情况则用概率密度函数P，(r)和(s)表

5、示．收稿日期：2014—01—09作者简介：张艺雪(1979一)，女，福建漳州人，硕士，讲师．基金项目：福建省中青年教师教育科研项目“基于多重水印技术的多功能音频水印系统研究与实现”(编号：JA13386)由基本概率理论得出，当P，(r)和(r)已知为直方图均衡化后的图像．时，若T(s)满足单值单调增加，则可求出增强后1．3直方图规定化图像灰度的概率密度函数P(s)：由于直方图均衡化只能产生全局均匀化的直方图，虽然可以自动增强图像整体对比度，但不容易控P(s)=IP，(r)譬(II：71(s)(3)S制其具体的增强效果，不适用于交互作用

6、的图像增直方图增强技术即通过变换(r)改变图像的强．在实际应用中，经常需要根据某一标准图像的直P(s)，从而达到改变图像灰度分布，改善图像对比方图来修改原始图像，使原始图像的直方图达到某度、增强图像的目的．个特定的形状HJ，从而有选择性地增强图像某个灰1．2直方图均衡化度值范围内的对比度，这个过程即为直方图规定化．直方图均衡化是图像处理领域中常见的间接对如临床医学中，医生很多情况下只对x线医学比度增强方法¨3j，通过对一已知概率分布的图像进图像的某个局部组织细节感兴趣，利用直方图规定行变换，重新分配图像像素值，使原始图像的灰度直化即可根

7、据实际情况选定特定的灰度值范围，对该方图从集中的灰度区间变换成灰度均匀分布的直方灰度值范围的对比度进行增强，从而使该图像的直图．利用这种均衡化修正图像直方图的方法，使图像方图达到某个指定的形状．的灰度分布均匀、灰度间距增大、局部对比度增强、令P(r)表示原始图像的灰度级概率密度函图像细节变清晰，但又不影响图像整体对比度．数，P：(z)表示希望图像的灰度级概率密度函数，对对于连续图像，灰度变换函数为：它们进行均衡化，得到：一s：T(r)=IP，()d(0≤r≤1)(4)s=T(r)=JP()(1(9)且I观察(4)式，当r从0递增到1时，

8、该函数也从0rz=G()=JjOP：()dw(10)单调递增到1，因此，此函数满足条件(I)和(Ⅱ)．函数两边对r求导得：求(10)式的逆过程，得：z=G()，此过程即，

9、：Pr、，、，可将一个均匀分布的直