一种滤线栅伪影抑制方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本申请涉及医疗器械、图像处理和滤线栅伪影抑制的技术领域，具体而言，涉及一种滤线栅伪影抑制方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

滤线栅是用在探测器前和人体后之间的医用器械部件，主要用于滤除散射线、降低灰雾度、提高图像对比度。

目前，由于考虑到经济实用性，在数字化射线摄影(Digital Radiography，DR)系统中通常采用的是静态低密度滤线栅，当X射线穿过静态低密度滤线栅时，会在图像上会产生明暗相间的滤线栅条纹状伪影。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种滤线栅伪影抑制方法、装置、电子设备及存储介质，用于抑制低密度滤线栅产生的明暗交错的伪影。

本申请实施例提供了一种滤线栅伪影抑制方法，包括：获取射线图像，射线图像是X射线穿过滤线栅和待检查对象区域后的图像；对射线图像进行傅里叶变换，获得变换后的射线图像；使用自适应滤波器对变换后的射线图像中的滤线栅伪影进行滤波抑制，获得抑制后的射线图像；对抑制后的射线图像进行傅里叶反变换，获得结果图像。在上述的实现过程中，通过对射线图像进行傅里叶变换，获得变换后的射线图像，并使用自适应滤波器对变换后的射线图像中的滤线栅伪影进行滤波抑制，再对抑制后的射线图像进行傅里叶反变换，有效地过滤和抑制掉射线图像中的滤线栅伪影，从而提高了获得的射线图像的质量。

可选地，在本申请实施例中，在获取射线图像之后，且在对射线图像进行傅里叶变换之前，还包括：判断射线图像中是否存在滤线栅伪影；若是，则执行对射线图像进行傅里叶变换。在上述的实现过程中，通过先判断射线图像中是否存在滤线栅伪影，如果存在滤线栅伪影，才进一步去除滤线栅伪影，避免了滤线栅被拿开移走、使用振动滤线栅或者高密度滤线栅导致不存在滤线栅伪影，仍然去除滤线栅伪影的情况，有效地保护了图像信息和节约了计算资源。

可选地，在本申请实施例中，在使用自适应滤波器对变换后的射线图像中的滤线栅伪影进行滤波之前，还包括：获取射线图像中存在滤线栅伪影的感兴趣区域；对感兴趣区域进行傅里叶变换，获得感兴趣区域的频域图像；计算出滤线栅伪影在频域图像中的频域特征；根据频域图像中的频域特征构造自适应滤波器。在上述的实现过程中，通过获取射线图像中存在滤线栅伪影的感兴趣区域；对感兴趣区域进行傅里叶变换，并计算出滤线栅伪影在频域图像中的频域特征；然后再根据频域图像中的频域特征构造自适应滤波器，从而使用针对频域特征构造的滤波器能够有效地过滤和抑制掉射线图像中的滤线栅伪影，提高了获得的射线图像的质量。

可选地，在本申请实施例中，获取射线图像中存在滤线栅伪影的感兴趣区域，包括：根据预设规则从射线图像中选取出感兴趣区域，预设规则包括：遮光器软件识别出的分割线和/或遮光器硬件发送的坐标参数等方法。在上述的实现过程中，通过获取射线图像中存在滤线栅伪影的感兴趣区域，并根据感兴趣区域的频谱特征来构造自适应滤波器，从而使用感兴趣区域构造的滤波器能够有效地过滤和抑制掉射线图像中的滤线栅伪影，提高了获得的射线图像的质量。

可选地，在本申请实施例中，在对感兴趣区域进行傅里叶变换之前，还包括：对感兴趣区域进行边界剪裁、镜像延拓、空域滤波、空域叠加、多尺度分解和/或加窗等。在上述的实现过程中，通过对感兴趣区域进行预处理，减少了频谱泄露，提高了处理速度和频点定位精度，有效地保护了图像的细节。

可选地，在本申请实施例中，频域特征包括：频率范围、曲线形状和图像方向；计算出滤线栅伪影在频域图像中的频域特征，包括：统计出滤线栅伪影在频域图像中的频率范围；对频域图像进行曲线拟合，获得滤线栅伪影在频域图像中的曲线形状；根据滤线栅伪影在频域图像中的位置和特点确定滤线栅相对探测器的图像方向。

可选地，在本申请实施例中，在对射线图像进行傅里叶变换之前，还包括：对射线图像进行边界剪裁、镜像延拓、空域滤波、空域叠加、多尺度分解和/或加窗等。在上述的实现过程中，通过对射线图像进行预处理，减少了频谱泄露，提高了处理速度和频点定位精度，有效地保护了图像的细节。

可选地，在本申请实施例中，自适应滤波器包括：高斯滤波器或者巴特沃斯滤波器等滤波器。

本申请实施例还提供了一种滤线栅伪影抑制装置，包括：射线图像获取模块，用于获取射线图像，射线图像是X射线穿过滤线栅和待检查对象区域后的图像；射线图像变换模块，用于对射线图像进行傅里叶变换，获得变换后的射线图像；射线图像滤波模块，用于使用自适应滤波器对变换后的射线图像中的滤线栅伪影进行滤波抑制，获得抑制后的射线图像；射线图像反变换模块，用于对抑制后的射线图像进行傅里叶反变换，获得结果图像。

可选地，在本申请实施例中，滤线栅伪影抑制装置，还包括：射线图像判断模块，用于判断射线图像中是否存在滤线栅伪影；图像变换执行模块，用于若判断射线图像中存在滤线栅伪影，则执行对射线图像进行傅里叶变换。

可选地，在本申请实施例中，滤线栅伪影抑制装置，还包括：兴趣区域获取模块，用于获取射线图像中存在滤线栅伪影的感兴趣区域；频域图像获得模块，用于对感兴趣区域进行傅里叶变换，获得感兴趣区域的频域图像；频域特征计算模块，用于计算出滤线栅伪影在频域图像中的频域特征；自适应滤波器模块，用于根据频域图像中的频域特征构造自适应滤波器。

可选地，在本申请实施例中，兴趣区域获取模块，包括：感兴趣区域选取模块，用于根据预设规则从射线图像中选取出感兴趣区域，预设规则包括：遮光器软件识别出的分割线和/或遮光器硬件发送的坐标参数等方法。

可选地，在本申请实施例中，滤线栅伪影抑制装置，还包括：兴趣区域预处理模块，用于对感兴趣区域进行边界剪裁、镜像延拓、空域滤波、空域叠加、多尺度分解和/或加窗等等。

可选地，在本申请实施例中，频域特征包括：频率范围、曲线形状和图像方向；频域特征计算模块，包括：频率范围统计模块，用于统计出滤线栅伪影在频域图像中的频率范围；曲线形状获得模块，用于对频域图像进行曲线拟合，获得滤线栅伪影在频域图像中的曲线形状；图像方向确定模块，用于根据滤线栅伪影在频域图像中的位置和特点确定滤线栅相对探测器的图像方向。

可选地，在本申请实施例中，滤线栅伪影抑制装置，还包括：射线图像预处理模块，用于对射线图像进行边界剪裁、镜像延拓、空域滤波、空域叠加、多尺度分解和/或加窗等等。

可选地，在本申请实施例中，自适应滤波器包括：高斯滤波器或者巴特沃斯滤波器等滤波器。

本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器，存储器存储有处理器可执行的机器可读指令，机器可读指令被处理器执行时执行如上面描述的方法。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如上面描述的方法。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出的本申请实施例提供的滤线栅伪影抑制方法的流程示意图；

图2示出的本申请实施例提供的构造自适应滤波器的流程示意图；

图3示出的本申请实施例提供的滤线栅伪影抑制装置的结构示意图；

图4示出的本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

在介绍本申请实施例提供的滤线栅伪影抑制方法之前，先介绍本申请实施例中所涉及的一些概念：

需要说明的是，本申请实施例提供的滤线栅伪影抑制方法可以被电子设备执行，这里的电子设备是指具有执行计算机程序功能的设备终端或者上述的服务器，设备终端例如：智能手机、个人电脑、平板电脑、个人数字助理或者移动上网设备等。服务器例如：x86服务器以及非x86服务器，非x86服务器包括：大型机、小型机和UNIX服务器。当然在具体实施过程中，也可以采用图形处理单元(Graphics Processing Unit，GPU)加速上述滤线栅伪影抑制方法的执行速度，也可以采用GPU和中央处理器(Central Processing Unit，CPU)共同执行，或者只采用CPU执行该滤线栅伪影抑制方法。

下面介绍该滤线栅伪影抑制方法适用的应用场景，这里的应用场景包括但不限于：可以注意到，X射线在于人体相互作用时，X射线的一部分能力能够穿透人体，另一部分能量会产生光电效应，还有一部分在穿过滤线栅时产生康普顿效应，改变了原来的传播方向，从而形成了散射线；使用滤线栅可以有效的减少散射线，提高图像的对比度，但是在使用低密度滤线栅的过程中，会在X射线图像中引入明暗相间的滤线栅伪影。在这种情况下，可以由该滤线栅伪影抑制方法有效地去除X射线图像中的滤线栅伪影等，从而提高获得的射线图像的质量。也可以使用该滤线栅伪影抑制方法来增强医疗软件系统的功能，具体例如：使用该滤线栅伪影抑制方法来增强数字化射线摄影(Digital Radiography，DR)系统的功能，使得DR系统能够有效地获取到无滤线栅伪影的X射线图像，有效地抑制了低密度滤线栅产生的明暗交错的伪影，提高了射线图像的质量。

可以理解的是，该滤线栅伪影抑制方法对不同的探测器和滤线栅规格搭配有着广泛的应用性，即能够使用该方法对不同类型的探测器和不同规格的滤线栅生成的X射线图像进行滤线栅伪影抑制，且在能够较好地抑制滤线栅伪影的同时，也同时保持细节和平衡振铃。

请参见图1示出的本申请实施例提供的滤线栅伪影抑制方法的流程示意图；该滤线栅伪影抑制方法的主要思路是，通过对射线图像进行傅里叶变换，获得变换后的射线图像，并使用自适应滤波器对变换后的射线图像中的滤线栅伪影进行滤波抑制，再对滤波抑制后的射线图像进行傅里叶反变换，有效地过滤和抑制掉射线图像中的滤线栅伪影，从而提高了获得的射线图像的质量。上述的滤线栅伪影抑制方法可以包括：

步骤S110：获取射线图像，射线图像是X射线穿过滤线栅和待检查对象区域后的图像。

上述射线图像的获取方式包括：第一种获取方式，利用球管、X射线探测器等发收装置获取检查对象的X射线图像；然后该终端设备向电子设备发送射线图像，然后电子设备接收终端设备发送的射线图像，电子设备可以将射线图像存储至文件系统、数据库或移动存储设备中；第二种获取方式，获取预先存储的射线图像，具体例如：从文件系统中获取射线图像，或者从数据库中获取射线图像，或者从移动存储设备中获取射线图像；第三种获取方式，使用浏览器等软件获取互联网上的射线图像，或者使用其它应用程序访问互联网获取射线图像。

可选地，在获取射线图像之后，还可以先确定射线图像中存在滤线栅伪影时，才去除滤线栅伪影，该实施方式例如：判断射线图像中是否存在滤线栅伪影；若判断射线图像中存在滤线栅伪影，则执行下面的步骤S120。

步骤S120：对射线图像进行傅里叶变换，获得变换后的射线图像。

可选地，在对射线图像进行傅里叶变换之前，还需要对射线图像进行预处理，预处理的实施方式可以包括：对射线图像进行边界剪裁、镜像延拓、空域滤波、空域叠加、多尺度分解和/或加窗。其中，当ROI区域大于经验阈值时，则进行边界裁剪、镜像延拓或者复制延拓。

上述步骤S120的实施方式例如：可以使用一维傅里叶变换公式

步骤S130：使用自适应滤波器对变换后的射线图像中的滤线栅伪影进行滤波抑制，获得抑制后的射线图像。

上述步骤S130的实施方式有两种：第一种实施方式，获取事先构造好的自适应滤波器，并使用自适应滤波器进行滤波抑制，该实施方式可以包括：获取事先构造好的自适应滤波器，使用自适应滤波器对变换后的射线图像中的滤线栅伪影进行滤波抑制，从而获得抑制后的射线图像。其中，自适应滤波器包括：高斯滤波器或者巴特沃斯滤波器等滤波器。第二种实施方式，每次构造自适应滤波器，并使用自适应滤波器进行滤波，构造自适应滤波器的过程将在下面详细地描述。

步骤S140：对抑制后的射线图像进行傅里叶反变换，获得结果图像。

上述步骤S140的实施方式例如：对滤波抑制后的射线图像进行傅里叶反变换(Inverse Fouriertransform)，将滤波抑制后的射线图像由频域转换为空域，从而获得结果图像。

在上述的实现过程中，通过对射线图像进行傅里叶变换，获得变换后的射线图像，并使用自适应滤波器对变换后的射线图像中的滤线栅伪影进行滤波，再对滤波后的射线图像进行傅里叶反变换，有效地过滤和抑制掉射线图像中的滤线栅伪影，从而提高了获得的射线图像的质量。

请参见图2示出的本申请实施例提供的构造自适应滤波器的流程示意图；可以理解的是，在使用自适应滤波器之前，还需要构造自适应滤波器，构造自适应滤波器的过程可以包括：

步骤S210：获取射线图像中存在滤线栅伪影的感兴趣区域。

感兴趣区域(Region of interest，ROI)是指在机器视觉、图像处理中，从被处理的图像以方框、圆、椭圆、不规则多边形等方式勾勒出需要处理的区域。

上述步骤S210的实施方式例如：根据预设规则从射线图像中选取出感兴趣区域，此处的预设规则可以通过配置文件中的配置项获取，具体包括：遮光器软件识别出的分割线和/或遮光器硬件发送的坐标参数等等方式。此处以ROI为矩形区域为例进行说明，在以射线图像左上角为原点的坐标系中，获得矩形目标区域，Rect(point(x,y),distanceX,distanceY)，其中point(x,y)为矩形的左上角坐标、x为矩形的宽度、y为矩形的高度。上述的ROI可以是由遮光器硬件坐标参数传来，也可以是通过遮光器上的软件对射线图像进行目标识别，从而分割出前景区域和背景区域。

步骤S220：对感兴趣区域进行傅里叶变换，获得感兴趣区域的频域图像。

可选地，在对感兴趣区域进行傅里叶变换之前，还可以对感兴趣区域进行预处理，预处理的实施方式可以包括：对感兴趣区域进行边界剪裁、镜像延拓、空域滤波、空域叠加、多尺度分解和/或加窗；其中，当ROI区域大于经验阈值时，则进行边界裁剪、镜像延拓或者复制延拓。

上述步骤S220的实施方式例如：可以使用一维傅里叶变换公式

步骤S230：计算出滤线栅伪影在频域图像中的频域特征。

其中，频域特征包括：频率范围、曲线形状和图像方向，下面分别从这三个方面来介绍。

第一方面，计算出滤线栅伪影在频域图像中的频率范围；具体例如：假设频域图像中的像素点x，像素点x的领域表示为u(x)＝[x-a,x+a]，像素点x的傅里叶变换的域可以表示为f(x)，可以根据公式f(x)＝max(u(x))&&avg(u(x))＞avg(u(x+a)))×weight&&avg(u(x))＞avg(u(x-a)))×weight&&max(u(x))＞max(u(x-a))&&max(u(x))＞max(u(x+a))从高频到低频方向搜索，就可以统计出滤线栅伪影在频域图像中的频率范围(又被称为频点范围)，可以得出滤线栅伪影在频域图像中的位置和特点。其中，max代表计算位上的最大值，avg表示位均值计算，weight为权重值。

第二方面，计算出滤线栅伪影在频域图像中的曲线形状；具体例如：对频域图像进行曲线拟合，获得滤线栅伪影在频域图像中的曲线形状。

第三方面，计算出滤线栅伪影在频域图像中的图像方向；具体例如：根据滤线栅伪影在频域图像中的位置和特点确定滤线栅相对探测器的图像方向。其中，图像方向的判断分为一维傅里叶变换时的判断和二维傅里叶变换的判断，两者的判断方式并不相同，需要根据一系列与频域位置和频域特点的相关规则来进行判断。

步骤S240：根据频域图像中的频域特征构造自适应滤波器。

上述步骤S240的实施方式例如：根据频域图像中的频域特征构造自适应滤波器；其中，自适应滤波器包括但不限于：高斯滤波器和巴特沃斯滤波器等。这里以高斯滤波器为例进行说明，高斯滤波器可以表示为f(x)＝a*(exp(-(x-b)

在上述的实现过程中，通过获取射线图像中存在滤线栅伪影的感兴趣区域；对感兴趣区域进行傅里叶变换，并计算出滤线栅伪影在频域图像中的频域特征；然后再根据频域图像中的频域特征构造自适应滤波器，从而使用针对性频域特征构造的滤波器能够有效地过滤和抑制掉射线图像中的滤线栅伪影，从而提高了获得的射线图像的质量。

请参见图3示出的本申请实施例提供的滤线栅伪影抑制装置的结构示意图；本申请实施例提供了一种滤线栅伪影抑制装置300，包括：

射线图像获取模块310，用于获取射线图像，射线图像是X射线穿过滤线栅和待检查对象区域后的图像。

射线图像变换模块320，用于对射线图像进行傅里叶变换，获得变换后的射线图像。

射线图像滤波模块330，用于使用自适应滤波器对变换后的射线图像中的滤线栅伪影进行滤波抑制，获得抑制后的射线图像。

射线图像反变换模块340，用于对抑制后的射线图像进行傅里叶反变换，获得结果图像。

可选地，在本申请实施例中，滤线栅伪影抑制装置，还包括：

射线图像判断模块，用于判断射线图像中是否存在滤线栅伪影。

图像变换执行模块，用于若判断射线图像中存在滤线栅伪影，则执行对射线图像进行傅里叶变换。

可选地，在本申请实施例中，滤线栅伪影抑制装置，还包括：

兴趣区域获取模块，用于获取射线图像中存在滤线栅伪影的感兴趣区域。

频域图像获得模块，用于对感兴趣区域进行傅里叶变换，获得感兴趣区域的频域图像。

频域特征计算模块，用于计算出滤线栅伪影在频域图像中的频域特征。

自适应滤波器模块，用于根据频域图像中的频域特征构造自适应滤波器。

可选地，在本申请实施例中，兴趣区域获取模块，包括：

感兴趣区域选取模块，用于根据预设规则从射线图像中选取出感兴趣区域，预设规则包括：遮光器软件识别出的分割线和/或遮光器硬件发送的坐标参数等方法。

可选地，在本申请实施例中，滤线栅伪影抑制装置，还可以包括：

兴趣区域预处理模块，用于对感兴趣区域进行边界剪裁、镜像延拓、空域滤波、空域叠加、多尺度分解和/或加窗等等。

可选地，在本申请实施例中，频域特征包括：频率范围、曲线形状和图像方向；频域特征计算模块，包括：

频率范围统计模块，用于统计出滤线栅伪影在频域图像中的频率范围。

曲线形状获得模块，用于对频域图像进行曲线拟合，获得滤线栅伪影在频域图像中的曲线形状。

图像方向确定模块，用于根据滤线栅伪影在频域图像中的位置和特点确定滤线栅相对探测器的图像方向。

可选地，在本申请实施例中，该滤线栅伪影抑制装置，还可以包括：

射线图像预处理模块，用于对射线图像进行边界剪裁、镜像延拓、空域滤波、空域叠加、多尺度分解和/或加窗等等。

可选地，在本申请实施例中，上述的自适应滤波器包括：高斯滤波器或者巴特沃斯滤波器等滤波器。

应理解的是，该装置与上述的滤线栅伪影抑制方法实施例对应，能够执行上述方法实施例涉及的各个步骤，该装置具体的功能可以参见上文中的描述，为避免重复，此处适当省略详细描述。该装置包括至少一个能以软件或固件(firmware)的形式存储于存储器中或固化在装置的操作系统(operating system，OS)中的软件功能模块。

请参见图4示出的本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。本申请实施例提供的一种电子设备400，包括：处理器410和存储器420，存储器420存储有处理器410可执行的机器可读指令，机器可读指令被处理器410执行时执行如上的方法。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质430，该计算机可读存储介质430上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器410运行时执行如上的方法。其中，计算机可读存储介质430可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory,简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory,简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory,简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory,简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory,简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

本申请实施例还提供了一种图形处理单元(GPU)440，上述的存储器420存储有图形处理单元(GPU)440可执行的机器可读指令，机器可读指令被图形处理单元(GPU)440执行时执行如上的方法。

本申请实施例提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其他的方式实现。以上所描述的装置实施例仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请实施例的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以和附图中所标注的发生顺序不同。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这主要根据所涉及的功能而定。

另外，在本申请实施例中的各个实施例的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上的描述，仅为本申请实施例的可选实施方式，但本申请实施例的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请实施例揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请实施例的保护范围之内。