基于直方圖規(guī)定化的圖像增強(qiáng)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

徐鵬飛 劉國(guó)恩

摘要：圖像增強(qiáng)就是有目的地強(qiáng)調(diào)圖像的整體或局部特性，將原來(lái)不清晰的圖像變得清晰或強(qiáng)調(diào)某些感興趣的特征。醫(yī)學(xué)圖像由于受到成像設(shè)備和獲取條件等多種因素的影響，可能出現(xiàn)圖像質(zhì)量的退化，甚至偽跡。首要的任務(wù)就是對(duì)獲取的醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行增強(qiáng)信噪比的工作，即濾除圖像的噪聲和干擾，突出感興趣對(duì)象區(qū)域或邊緣，從圖像得到定量和更深刻的信息。

關(guān)鍵詞：圖像增強(qiáng);直方圖規(guī)定化;概率分布函數(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ?文章編號(hào)：1009-3044（2018）34-0192-01

圖像增強(qiáng)的目的：主要是提高圖像的視覺(jué)質(zhì)量或者凸顯某些特征信息，它無(wú)論對(duì)人眼理解或者基于計(jì)算機(jī)的圖像分析都非常有用。圖像增強(qiáng)并不能增加圖像數(shù)據(jù)本身所包含的信息量，但可以凸顯特定的特征，有利于特定的應(yīng)用，比如目標(biāo)識(shí)別、跟蹤等。特別是醫(yī)學(xué)圖像，增強(qiáng)后有利于醫(yī)生對(duì)輪廓的界定、大小與位置的判斷、程度范圍的診斷，計(jì)算機(jī)輔助治療等。

實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)需要將圖像的直方圖變換成特定的非均勻分布形狀，以便能更好地突出圖像中用戶(hù)感興趣的部分，達(dá)到有針對(duì)性的增強(qiáng)效果。這時(shí)可以將直方圖變換成所指定的形狀，從而有選擇地增強(qiáng)某個(gè)灰度值的范圍，這種方法稱(chēng)為直方圖規(guī)定化或直方圖匹配。

1 數(shù)字圖像灰度直方圖規(guī)定化的定義

規(guī)定化，顧名思義，就是規(guī)定好輸出圖像應(yīng)該具有什么樣形狀的直方圖。那么，這個(gè)“形狀”該怎么規(guī)定呢？通常，我們指定一個(gè)規(guī)定的概率函數(shù)來(lái)表示所需的直方圖，常用的有均勻分布函數(shù)、指數(shù)分布函數(shù)、雙曲分布函數(shù)、高斯分布函數(shù)……。直方圖規(guī)定化的示例如下圖：

2 數(shù)字圖像灰度直方圖規(guī)定化步驟

1） 對(duì)輸入圖像直方圖均衡化，目的是確定rk到sk的映射關(guān)系。對(duì)sk可不進(jìn)行量化處理，減小誤差。

2） 對(duì)規(guī)定的直方圖也進(jìn)行離散化和均衡化，以確定zk到uk的映射關(guān)系。對(duì)uk可不進(jìn)行量化。

3） 將sk和與之最接近的uk對(duì)應(yīng)起來(lái)。

4） 根據(jù)前邊的對(duì)應(yīng)，最后確定rk到zk的映射關(guān)系。

3 直方圖規(guī)定化算例

按原圖像灰度的累計(jì)概率與規(guī)定的哪個(gè)累計(jì)概率接近，就將該灰度規(guī)定化為后者“累計(jì)概率”所對(duì)應(yīng)的灰度值。

4 直方圖規(guī)定化實(shí)驗(yàn)結(jié)果

5 結(jié)論

雖然均衡化并不總是有效，但是還能講得出道理來(lái)，有理論分析基礎(chǔ);規(guī)定化或者叫直方圖匹配，很多時(shí)候就是要試，因?yàn)椴恢榔ヅ涑墒裁礃拥闹狈綀D效果才好，才能滿(mǎn)足用戶(hù)（或觀察者）的需求，所以要進(jìn)行多次嘗試。

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