專利名稱：一種自適應超聲圖像灰階映射方法
技術領域：
本發(fā)明涉及超聲圖像處理技術領域，具體涉及一種自適應超聲圖像 灰階映射方法。
背景技術：
醫(yī)學超聲成像技術由于具有完全、適應面廣、直觀、可重復、對軟 組織鑒別力強、靈活及價廉等優(yōu)點，所以在現(xiàn)代診斷技術中占有極為重
要的地位。B型超聲成像設備是一種使用范圍廣泛的醫(yī)學成像設備，其 技術已經(jīng)非常成熟。
如圖1所示，系統(tǒng)發(fā)出發(fā)射激勵經(jīng)高壓開關激勵探頭發(fā)射聲波，聲 波經(jīng)人體組織反射回探頭，經(jīng)接收放大，波束合成，解調(diào)，信號處理后 進行DSC,接著經(jīng)圖^f象處理和灰階映射后進行顯示。
B超圖像是把圖像數(shù)據(jù)的值的大小體現(xiàn)為灰度圖像的亮度來表現(xiàn)人 體組織的內(nèi)部結構。這個把圖像數(shù)值的大小與灰度圖像的亮度對應起來 的過程被稱為灰階映射。 一般來說B超的圖像數(shù)據(jù)為8bits， 一般顯示為 256級灰階。最小值是0，最大值是255。
如圖2所示，最筒單的灰階映射是線性灰階映射，圖像數(shù)據(jù)的值與 顯示的灰度值一"~對應。
如圖3所示，為了突出某一部分的數(shù)字值，可以對線性灰階映射進 行一定的變化。使用灰階映射曲線來對灰階進行變化， 一般會有16種灰 階映射曲線，其中包括一條直線，8條S曲線，7條反S曲線。如圖4所示，現(xiàn)有技術常見的灰階映射方法是通過查找表來實現(xiàn)的。 經(jīng)過圖像數(shù)據(jù)的值為8bit,用來顯示的灰度值也是8bit?；译A映射是8bit 到8bit的映射，通過256B的查找表實現(xiàn)。用戶通過軟件選擇不同的灰階 映射曲線，實時計算查找表，然后下傳到FPGA中；顯示圖像時，根據(jù) 圖像數(shù)據(jù)在FPGA中查找并輸出對應的數(shù)據(jù)，最后得到顯示數(shù)據(jù)。
現(xiàn)有技術的灰階映射方案，主要缺點有
1. 目前的灰階映射的范圍為全部灰階范圍，如果圖像本身的灰階 范圍較小，就會造成灰階的浪費。
圖5顯示了一副圖像的灰度直方圖，如果釆用現(xiàn)有技術的灰階映射 方法，只能使用不到55%的灰度級數(shù)，浪費了超過45%的灰度級數(shù)。
2. 線性灰階映射，不能突出某一特點范圍數(shù)據(jù)值。
3. 通過灰階映射曲線，只是固定了16種灰階映射曲線，不能根據(jù) 不同的圖像來調(diào)整灰階范圍，不能達到圖像顯示效果的最優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種自適應超聲圖像灰階映射方 法，克服現(xiàn)有技術的灰階映射方法不能根據(jù)不同的圖像來調(diào)整灰階范 圍，圖像顯示效果無法達到最優(yōu)化的缺陷。
本發(fā)明為解決上述技術問題所采用的技術方案為 一種自適應超聲圖像灰階映射方法，包括步驟 Al、求取圖像數(shù)據(jù)的歸一化直方圖序列； A2、對所述歸一化直方圖序列進行直方圖均衡化處理； A3、建立查找表，將直方圖均衡化后的數(shù)據(jù)依據(jù)一定的規(guī)則填入所 述查找表中；
A4、根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)的每一象素點數(shù)值在所述查找表中查找并輸 出對應的直方圖均衡化后的數(shù)據(jù)。所述的自適應超聲圖像灰階映射方法，其中還包括步驟 A5、對灰階曲線編碼進行計算；
A6、建立第二查找表，將計算所得數(shù)據(jù)依據(jù)一定的規(guī)則填入第二查 找表中；
A7、根據(jù)步驟A4中輸出的直方圖均衡化后的數(shù)據(jù)在第二查找表中 查找并輸出對應的數(shù)據(jù)。
所述的自適應超聲圖像灰階映射方法，其中根據(jù)公式 按照整數(shù)A: —定的取值范圍，依次求取圖像數(shù)據(jù)的歸一化直方圖序列， 其中
為圖像數(shù)據(jù)的歸一化直方圖的值，"A為圖像數(shù)據(jù)中數(shù)值為A的 象素點數(shù)目，iV為圖像數(shù)據(jù)的象素點總數(shù)。
所述的自適應超聲圖像灰階映射方法，其中根據(jù)公式
255* S一)
+ 0.5
，按照整數(shù)&to/"—定的取值范圍，對
所述歸 一化直方圖序列進行直方圖均衡化處理。
所述的自適應超聲圖像灰階映射方法，其中在現(xiàn)場可編程邏輯門陣 列FPGA中存儲所述查找表。
所述的自適應超聲圖像灰階映射方法，其中在現(xiàn)場可編程邏輯門陣 列FPGA中存儲第二查找表。
所述的自適應超聲圖像灰階映射方法，其中以所述圖像數(shù)據(jù)的每一 象素點數(shù)值為地址查找所述查找表。
所述的自適應超聲圖像灰階映射方法，其中以直方圖均衡化后的數(shù) 據(jù)為地址查找第二查找表。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明自適應超聲圖像灰階映射方法將自適應的圖像數(shù)據(jù)直方圖處理和根據(jù)灰階曲線編碼進行灰階映射的方法結合 在一起，可以使圖像顯示效果達到最優(yōu)化，大大提高了超聲成像質(zhì)量。


本發(fā)明包括如下附圖
圖1為現(xiàn)有技術B超系統(tǒng)示意圖； 圖2為現(xiàn)有技術線性灰階映射示意圖； 圖3為現(xiàn)有技術灰階曲線示意圖； 圖4為現(xiàn)有拔術灰階映射方法示意圖； 圖5為現(xiàn)有技術灰度直方圖6為本發(fā)明自適應超聲圖像灰階映射方法示意圖; 圖7為本發(fā)明第一級查找表計算過程示意圖； 圖8為本發(fā)明第一級查找表示意圖； 圖9為本發(fā)明第二級查找表示意圖。
具體實施例方式
下面根據(jù)附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明 如圖6所示，本發(fā)明自適應超聲圖像灰階映射方法，將圖像的直方 圖處理與根據(jù)灰階曲線編碼進行灰階映射結合起來。本發(fā)明中的灰階映 射是通過兩個查找表來實現(xiàn)的。用戶選擇灰階自適應編碼，軟件根據(jù)用 戶選擇的灰階自適應編碼，對當前的圖像數(shù)據(jù)進行直方圖均衡化，求得 第一級查找表。用戶選擇灰階曲線編碼，軟件根據(jù)用戶選擇的灰階曲線 編碼求得第二級查找表。將兩個查找表下傳到FPGA中，圖像數(shù)據(jù)先根 據(jù)第 一級查找表求得中間值，中間值再根據(jù)第二級查找表求得顯示數(shù) 據(jù)。當然，本發(fā)明可以根據(jù)用戶的選擇，關閉第一級或第二級查找表。 關閉第 一級查找表相當于只使用灰階曲線，而關閉第二級查找表相當于
只使用灰階自適應。本發(fā)明中灰階自適應編碼共2種，其中0為關閉，1 為打開。而灰階曲線編碼為17種，其中0為關閉，l-16為16種不同的灰階 曲線。本發(fā)明中根據(jù)用戶選擇的灰階自適應編碼，進行直方圖均衡化， 與平常數(shù)字圖像處理中的算法基本相同。唯一不同的是，圖像的直方圖 處理是針對單幅圖像進行的，直接改變其圖像數(shù)據(jù)的值。而本發(fā)明中的 直方圖處理是首先才艮據(jù)選擇灰階自適應功能時的當前圖^象，對其進行直 方圖處理，求得一個查找表，而對其后圖像數(shù)據(jù)直接通過查找表來進行 計算。這主要是因為每幅圖像都進行直方圖計算，會導致計算量太大， 而B超成像中，掃描同一位置的圖像在灰度范圍及灰度分布上比較接近。 本發(fā)明中，先通過直方圖均衡化計算，使直方圖均勻分布在全部灰階范 圍之內(nèi)；再對圖像進行灰階曲線映射，從而使感興趣灰階范圍更加突出。 求得第一級查找表的過程如圖7所示。
當用戶選擇的灰階自適應編碼為O時，關閉灰階自適應功能。
當用戶選擇的灰階自適應編碼為l時，先計算圖像的歸一化直方圖，
再對圖像的直方圖進行均衡化，產(chǎn)生第一級查找表。
需要進行計算的圖像是一個512*512的8位灰度圖像，可以用
'應g4H來表示，其中0S"511, 0^,511, o^Mage[f〗^255。圖像
的直方圖的計算公式為公式l:
豐),/iV OS "255 公式l
其中^"為圖像的歸一化直方圖， 代表^^WW-k的點的數(shù) 目，^代表圖像總的點數(shù)512*512。計算直方圖的時候，需要遍歷圖像 的所有點，求得灰度值為0到255的點的數(shù)目"。到"255 ，求出A(0)到/ (255)。
接著要對圖像的直方圖^W進行均衡化，來求得第一級查找表，其計算過程如7>式2所示,
255*
s 一)
+ 0.5
公式2
輸入數(shù)據(jù)為c/咖'"，0 S 《255 ,輸出值為
因為此計算過程比較復雜，所以在實際使用的時候，不是直接計算，而 是通過查找表來實現(xiàn)的。把輸入數(shù)據(jù)當作查找表的地址，由地址直接讀
計算結果，得到的查找表如圖8所示。
直方圖均衡化能使圖像灰階分布到全部灰度范圍中，不會浪費灰 階，得到灰度分布比較均勻的圖像。而為了強調(diào)某一區(qū)域內(nèi)的灰階，則 需要進行第二級查找表灰階曲線編碼的計算。第一級查找表的輸出
cfotoc^為中間值，.充當?shù)诙壊檎冶淼妮斎?，由第二級查找表得到最終
用于顯示的數(shù)據(jù)。第二級查找表是由如圖3所示的灰階曲線得到的，所 有的灰階曲線查找表都是事先固化在FPGA的ROM中的，根據(jù)不同的灰 階曲線編碼，選擇使用不同的灰階曲線查找表。第二級查找表的計算過 程如公式3所示.
「「
人
256-鮮廣
丄
* 127+ 0.5
乂
127
256 - cfo加'"2 )0.6+0'05 *
127
夕
*127 + 0.5
公式3
其中輸入數(shù)據(jù)為d",。/"2 ， 0 S dflto/"2 S 255 ; 輸出值為d加aoM/2 , 0"a幽。S255; k為灰階曲線編碼，0"Sl5。
當灰階曲線編碼為10時，計算出的第二級查找表如圖9所示。
本領域技術人員不脫離本發(fā)明的實質(zhì)和精神，可以有多種變形方案 實現(xiàn)本發(fā)明，以上所述僅為本發(fā)明較佳可行的實施例而已，并非因此局 限本發(fā)明的權利范圍，凡運用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結構
9變化，均包含于本發(fā)明的權利范圍之內(nèi)
權利要求
1、一種自適應超聲圖像灰階映射方法，其特征在于，包括步驟A1、求取圖像數(shù)據(jù)的歸一化直方圖序列；A2、對所述歸一化直方圖序列進行直方圖均衡化處理；A3、建立查找表，將直方圖均衡化后的數(shù)據(jù)依據(jù)一定的規(guī)則填入所述查找表中；A4、根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)的每一象素點數(shù)值在所述查找表中查找并輸出對應的直方圖均衡化后的數(shù)據(jù)。
2、 根據(jù)權利要求1所述的自適應超聲圖像灰階映射方法，其特征 在于，還包括步驟A5、對灰階曲線編碼進行計算；A6、建立第二查找表，將計算所得數(shù)據(jù)依據(jù)一定的規(guī)則填入第二查 找表中；A7、根據(jù)步驟A4中輸出的直方圖均衡化后的數(shù)據(jù)在第二查找表中 查找并輸出對應的數(shù)據(jù)。
3、 根據(jù)權利要求2所述的自適應超聲圖像灰階映射方法，其特征 在于根據(jù)公式M" = ViV,按照整數(shù)fc —定的取值范圍，依次求取圖像數(shù)據(jù)的歸一化直方圖序列，其中為圖像數(shù)據(jù)的歸一化直方圖的值，&為圖像數(shù)據(jù)中數(shù)值為it的象素點數(shù)目，W為圖像數(shù)據(jù)的象素點總數(shù)。
4、 根據(jù)權利要求3所述的自適應超聲圖像灰階映射方法，其特征在于根據(jù)公式datoow = /AT<formula>formula see original document page 2</formula>，才要照整it6/ato力一定的取值范圍，對所述歸一化直方圖序列進行直方圖均銜"化處理'
5、 根據(jù)權利要求4所述的自適應超聲圖像灰階映射方法，其特征 在于在現(xiàn)場可編程邏輯門陣列FPGA中存儲所述查找表。
6、 根據(jù)權利要求5所述的自適應超聲圖像灰階映射方法，其特征 在于在現(xiàn)場可編程邏輯門陣列FPGA中存儲第二查找表。
7、 根據(jù)權利要求6所述的自適應超聲圖像灰階映射方法，其特征 在于以所述圖像數(shù)據(jù)的每一象素點數(shù)值為地址查找所述查找表。
8、 根據(jù)權利要求7所述的自適應超聲圖像灰階映射方法，其特征 在于以直方圖均衡化后的數(shù)據(jù)為地址查找第二查找表。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自適應超聲圖像灰階映射方法，包括步驟A1.求取圖像數(shù)據(jù)的歸一化直方圖序列；A2.對所述歸一化直方圖序列進行直方圖均衡化處理；A3.建立查找表，將直方圖均衡化后的數(shù)據(jù)依據(jù)一定的規(guī)則填入所述查找表中；A4.根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)的每一象素點數(shù)值在所述查找表中查找并輸出對應的直方圖均衡化后的數(shù)據(jù)。本發(fā)明自適應超聲圖像灰階映射方法將自適應的圖像數(shù)據(jù)直方圖處理和根據(jù)灰階曲線編碼進行灰階映射的方法結合在一起，可以使圖像顯示效果達到最優(yōu)化，大大提高了超聲成像質(zhì)量。
文檔編號G06T5/40GK101477683SQ20091010515
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月20日 優(yōu)先權日2009年1月20日
發(fā)明者鈺 張 申請人:深圳市藍韻實業(yè)有限公司