X射线图像增强技术研究.doc

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1、第1章绪论1.1X射线图像增强技术研究的目的和意义由于图像有形象生动、直观具体、容易理解等特点，所以在很多领域都起着重要的作用，如：信息科学、计算机科学、天体气象、通信工程、航空航天、医疗、军事、教育等诸多领域中都有涉略。X射线图像成像技术早已广泛应用于医学和工业等领域，并且图像增强处理在医学、工业探伤和无损检测【1】等方面都有很强的针对性及目的性，因此在现代社会中具有举足轻重的作用。而对于一些特定的应用领域，例如航天领域，从太空传输回来的图片需要进行多种处理，还有医学类领域，拍摄的人体照片需要进

2、行更精密的处理，在这个基础上，对进行图像处理的图片是要尽可能提取多的信息。在21世纪，随着人类社会的进步与科技的发展，信息化时代早已到来。在这么多信息当中如何筛选有用信息，并对信息进行处理是当前人们关注的方向。视觉是我们感觉中高级的感知之一，因此，图像在人类感知中起着最重要的作用并不奇怪。早期，人们是通过模拟技术来形成X射线图像的，这种算法被限制的原因是不易改善、储存不便、管理困难。计算机和数字技术发展速度十分可观，图像形成技术已变为数字式，不仅使图像更清晰，而且可以将不同的诊断方法进行对比，大大

3、提高了人们对其判断的正确性。同时，存储管理更方便，省时省力高效。效率的应用场合，比如硬件实现等方面，它得到了广泛应用。而在当今社会我们主要以彩色图片传递信息，灰度图像所承载的信息量已经不够我们当今社会的信息传递了，因此这种方法只是用于将彩色图像灰度化后使用。因此，该算法的优点就是是计算简单、运算效率高、运算速度快。X射线实时检测技术可以实现无损检测，形成的图像质量很高，实现光盘存储，成本大大降低。但是，高清度摄像机等一些主要部件不是国产，导致数字化成像系统的投入比较大，新型的CR、DR成像设备还未

4、能广泛应用。无损检测技术的一种方法是X光探伤，用来检测工件的质量、尺寸和形状等特性。其被广泛应用的主要原因是在准确地检测出工件的质量与缺陷的同时不会损坏工件的构造，同时，工业X射线检测技术得出的数字图像信息量大、层次丰富，但有背景噪声，细节对比度差，图像较模糊，视觉效果较差，这给工业中检测中点等细节类型的诊断产生很大困扰。而诊断分析微弱细节缺陷恰是工业检测的关键，因此对技术检测得到的图像进行后续的图像增强处理尤为重要。通过图像增强技术处理后的X射线图像，可以将更多的信息传送给观察者，从而利于对工件

5、中的感兴趣的部分进行更加准确地识别和检测等，因此工业中X射线图像增强技术的研究是一个很重要的课题。在医学方面，1895年德国物理学家伦琴发现X射线以来，医学X射线摄影技术【2】不断发展，为人类社会做出了巨大贡献。在传统的疾病诊断中，主要通过医生读片判断病情，因此判断结果的准确性则主要取决于医生的医学水平和临床诊断经验，普遍存在个人主观性强等问题。随着X射线图像的普及和发展，可以借助计算机来处理疾病所在位置的定位、解剖、分析等，然后将其进一步用于医学图像处理技术，从而让人们对其进行更准确地判断。由于

6、X射线有着很强的穿透力，长期经受X射线的辐射对人体十分有害，因此对病人尽量避免多次照射，尽可能一次性生成有效图像，减轻病人因此而受到的损伤。但是由于人体组织的复杂性，及成像过程中的噪声干扰等，采集到的X图像质量与一般的灰度图像比起来对比效果不好、显示细节更多，另外，它能在很大的空间内进行变化，如果医生给病人看病时要发现问题，只有处理图像，才能使图像的效果得到改善。在X射线图像形成发展过程中，提高成像的质量一直是努力的方向。方法有两种：一是提高硬件质量，因为在图像信息的采集和传输过程当中，由于成像设

7、备、传输系统的缺陷会或多或少的引入各种噪声干扰，从而导致我们所获得的图像质量有所下降；二是图像后处理，即应用图像处理技术对图像进行处理。医学中X射线图像处理技术主要包括图像增强、图像降噪和边缘检测等，其中图像增强是最具吸引力的领域。目前一些图像增强算法已经被称之为经典，但新算法如雨后春笋快速的发展。图像增强【3】指的是根据特定的需求突出图像中某些信息，同时减弱或去除某些不需要的信息。其主要目的是经过处理后的图像在某些特定的应用中比原来图像具有更好的效果。频域法主要包括低通、高通和同态滤波算法等，主

8、要目的是去除图像噪声或增强图像边缘。因此，为了能够获取更加准确的图像信息，通过相应的方法对图像进行降噪也已经成为备受关注的研究话题。四十多年的时间，数字图像处理已迅速发展，变为了一门独立的学科，图像增强技术也逐步参与人类社会的方方面面，比如航空航天、生物医学、工业生产、公共安全等。而对于一些特定的应用领域，例如航天领域，从太空传输回来的图片需要进行多种处理，还有医学类领域，拍摄的人体照片需要进行更精密的处理，在这个基础上，对进行图像处理的图片是要尽可能提取多的信息。综上所述，让X射