图像增强技术提高乳腺X线钼靶图像的可读性

图像增强技术提高乳腺X线钼靶图像的可读性

皇甫风华张震岳毛健黄永东

皇甫风华张震岳毛健黄永东（江苏省启东市人民医院226200）

【摘要】目的探讨在X线钼靶图像中运用图像增强技术提高X线图像的对比度，提高图像可读性的能力。方法以MATLAB为软件平台，运用灰度变换和直方图均衡化这两种图像增强方法，对乳腺X线钼靶图像进行处理。结果处理后的乳腺X线钼靶增强图像显示了比原图更多细节，不仅能够清楚显示图中白色的微钙化点，还能够清晰显示部分乳腺导管。结论图像增强技术能够提高乳腺X线钼靶的对比度，改善了图像的显示效果，有利于医生对乳腺肿块和微钙化点的识别，减少漏诊率。

【关键词】图像增强灰度变换乳腺钼靶

乳腺癌是一种常见的癌症，多见于女性，近年来乳腺癌的发病率逐年升高，但乳腺癌并不可怕，早期诊断并进行及时治疗可以有效控制乳腺癌的发展。X线钼靶是目前诊断乳腺癌的金标准。但在X线图像中，乳腺肿块和钙化点往往因为对比度不够而容易出现漏诊，图像增强技术能够提高X线图像的对比度，在此基础上计算机可以自动识别并勾画出乳腺中的病灶。从而提供了更多X线钼靶的细节信息，有利于医生对乳腺肿块和微钙化点的识别，减少漏诊率。

1资料与方法

1.1图像增强方法1-灰度变换

所谓X线图像增强是指X线图像中的像素灰度值按照预先设定好的条件进行逐点改变，使之成为一幅由新像素矩阵组成的图像。这种预设条件描述了输入灰度值和输出灰度值之间的转换关系，每种预设定条件都是一种图像增强灰度变换方法，目前常用的灰度改变主要有线性变换和非线性变换两种。

1.1.1线性变换如果预设条件是一个线性的单值函数，那么这种变换就称作线性变换，预设条件决定了线性变化的斜率与截距，原始图像中的每一个像素点都根据这个预设条件计算得出一幅新的灰度图像。

1.1.2非线性变换如果预设条件是一个非线性函数，那么该变换就称作非线性变换。非线性变换主要用于将X线图像的低灰度区域进行大幅度扩展，同时对高灰度区域进行压缩，这样能够增强X线灰度图像的对比度，有助于显示机体的细微结构。

1.2图像增强方法2-直方图均衡化

该方法能够将X线灰度图像的灰度分布数据进行最大程度地平均化。它能够将输入图像最大程度地扩展成一个灰度均匀的图像，从而有效提高图像的对比度。

1.3研究资料与计算方法

选取常规乳腺X线钼靶图像，以MATLAB为软件平台对图像进行图像增强操作，首先选择包含乳腺图像的感兴趣区域(Fieldofview,FOV)，绘制FOV的灰度直方图，直方图第二个峰代表乳腺X线图像的灰度信息，以灰度直方图为参考，选择图像增强的预设条件，采用线性变换法，并将<80的灰度值置零，得到图像后进行直方图均衡化处理，最终得到乳腺X线钼靶的增强图像。

2结果

乳腺X线钼靶原始图像包含了大量无用信息，勾画乳腺图像的FOV能够有效减少无用信息的干扰，在减小图像的尺寸的同时提升了图像处理的速度。

经过处理后的乳腺X线钼靶增强图像显示了比原图更多的细节，不仅能够清楚显示图中白色的微钙化点，还能够清晰显示部分乳腺导管。另外，由于在进行线性变化的同时将<80的灰度值置零，所以乳腺的边缘在增强图像中无法显示，但这对诊断以及图像分析不产生影响。

3讨论

图像增强技术是一种技术基于数字图像处理的图像优化方法，旨在善图像的视觉效果，提高图像的可读性[1]。图像增强技术能够将数字图像中的指定区域根据其特有的像素特征而有选择地突出显示，方便人们根据图像信息进行判断[2]。随着计算机科学技术的飞速发展，图像增强技术已经发展成了一门独立的学科，本研究使用的灰度变换法只是其中之一，研究发现，根据需要设定合适的预条件后，图像增强能有效提高图像的可读性。

图像灰度变换通过对灰度图像中每一个像素点进行重新计算，再重新组合成矩阵以提高图像的对比度。图像的灰度直方图在灰度变换中起到了至关重要的作用，因为它可以直观显示图像灰度的分布形态，从而有助于设定最合适的预条件参数[3]。进行完图像的灰度变换后对图像进行直方图均衡化有助于提高图像的动态范围，提高图像整体的对比度。但其实图像增强并不会改变图像原有的数据，它改变的只是计算机显示数字图像的方式，所以不会破坏图像的原始数据[4]。本研究首先在图像上勾画了乳腺部分的图像作为FOV，这样能够减少周围无用信息对图像处理的干扰，同时加快图像处理的时间。再根据灰度直方图信息选择合适的预条件进行灰度变换，进行图像增强。最后通过直方图均衡化处理提高图像的动态范围，增强图像的对比度。在实际操作中，参数的设定需要多次尝试后选取最佳效果后决定。值得一提的是预处理的设定并没有统一标准，需要结合图像的特点与临床的诊断需要进行个性化处理，如本例中需要观察微钙化点的分布，就需要将<80的灰度值置零，以提高图像在高灰度值的显示能力。如果需要观察乳腺外部的结构则必须降低图像整体的灰度范围。本研究中的乳腺X线图像显示，图像增强技术有效提高了图像的对比度，增强了对细节处的显示，有助于临床中对乳腺微钙化点的检出。

总之，图像增强技术能够提高乳腺X线钼靶的对比度，改善了图像的显示效果，有利于医生对乳腺肿块和微钙化点的识别，减少漏诊率。

参考文献

[1]章毓晋.图像工程(上册)图像处理[M].第2版北京:清华大学出版社,2007:79

[2]马慧彬,张宗利,阮芳.Top-hat算子与小波相结合的乳腺X线图像增强算法[J].信息技术,2008,(3):21-23.

[3]鲁志波,林易.基于Contourlet变换的医学图像增强[J].信息工程大学学报,2007,8(4):479-508.

[4]马慧彬,赵智超,施阳.一种基于小波的钼靶X线图像增强方法[J].现代电子技术,2007,(6):67-74