核医学图片的数字图像处理

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1、大莲理工大学学报9卷第6期URNAILOF—DA—LIA!!一VN01一g．No6ovt98qig89年ii月核医学图片的数字图像处理何向东邓华牧项世法(物理系)摘要崩线性滤破器处理接医学脏器图片．迄啦图像边缘不清楚．从而影响了诊．本文用一种非线性统计滤帔器一中值滤波和平均京波相结合来土上理棱医学脏器图像．这种方浊综台了平均滤波和中值滤波对噪声的抑制特性和保留图像边缘的特性。考虑到图悔的局部起传．引^Ansc~mbe变换使图像的泊桑噪声与信号近似无关。最后对实际的桉医学脏器图片作了处理．井与线性滤

2、被处理结果做了对比．段至了满意的效果．关键词：数字图像原子医学j维纳滤波}非线性滤波／中值滤波

3、平均滤渡核医学脏器图像是医生对病灶作出正确诊断的一十重要依据。由于核医学显像片图像空间分辨率低}有严重的治桑(Poisson)噪声，且这种噪声具有依赖于信号的性质，因此一般来说，必须经过适当的处理才能对病灶做出正确诊断。以往对核医学图片的处理用的是线性处理技术，如平均滤波、卷积、维纳滤波等。尤其是人们推崇的维纳滤波⋯，从整体角度上来说，可使图像收到复原的效果。但线性处理结果往往使图像边缘变得模糊，而且还

4、须用到信号和噪声的功率谱。对于核医学图片的泊桑噪声很难单独得到信号与噪声的各自功率谱，因此应用维纳滤波法处理核医学图像有较大困难。此外，线性处理具有空f可不变性，即与图像上点的位置无关。实际上一幅核医学图像及其特征中的信息是参差变化的，要想从中选择、加强、抑制、剥离出某一部分，线性处理技术是无法办到的。本文利用数字图像处理系统，用非线性统计滤波法——中值滤波和平均摅波相结合来处理核医学图像，显示了非线性德波处理的优点。l平均滤波和中值滤波对噪声的抑制以一维窗FI宽度为5举例说明中值滤波和平均滤波对

5、核医学图象信号的平滑特性，见图本文于1988年9月2g日收到．’1988年6}在武汉召开的第三届全国光电拄术与系统学术讨论舍上交流．大连理工大学学报2§卷1．图l(a)说明中值滤波能保留尖锐的边缘，而平均滤波则使边缘模糊。图l(b)和(c)说明选用不同的窗口宽度，巾值滤波可将单脉冲和双脉冲完全滤掉，平均滤波则不能。图l(d)掉垴均滤埴中值滤踱说明若脉冲持续宽度大于或接近于窗口宽度时，中值滤波则不能将其滤掉。罔此，山。Ull山IiU』．．上LLuj如果一张图像存在孤立的脉冲噪声时，』H所踞信号中值滤

6、波并选择适当大小窗口处理就能将这些噪声完全滤掉，图像将得到明显的改ulLjLJ{LjLJULJLjuLJLj善。如果图像的脉'fI1噪声连成一片，中值b冲滤波将不起作用。为讨论方便起见，假殳图像真实信号LJLUullIULjIIuLJLjLj职^f为，，噪声为，则图片像素的灰度值表示为山lJILJILljlul山lUIjK=，+(1)0：设用宽度为的一维移动窗口处目1图1几种基本信号和窗口宽度对平均滤图像，ycued为窗口诸元素{。，，⋯，波和中值滤波的影响x)的中值，ave为平均值，记为ymed

7、reed(L，2．⋯，m)、}(21yave：(xL+2+⋯+x)／m设n为正态分布，由式(1)知也是正态分布，其分布概率密度为g(x)=l／盯~／21·exp[(一，)／2](3)文(2，3]证明了用中值滤波处理后的起伏和用平均滤波处理后的起伏分别为。med≈／(+(／2)一1]·．／2(4)口ave—o／(5)●式中。为移动窗口宽度；为靠的起伏值。起伏值表示重建值对真值的离散程度，起伏值越小，重建效果越好。由于≥l，reed<口，ave

8、对同一大小的移动窗口，有med-o"ave=(m—1)(n／2—1)／m(m+．／2一1)>0，所以‘med>a，这说明对正态分布的附加噪声，用平均滤波处理的效果比中值滤波的效果要好。设为双指数型分布，其分布概率密度为g(xD=~／加·exp(一√丁Ir一，I加)(6)式中；，为平均值，为统计起伏。文(2，3]证明了具有这种噪声的图像分别经中值滤波和平均滤波后，其起伏值分别为mtd=：(2m—1)(7)Oave=／(8)．由于m≥l，显然口reed<，。Ⅱve<盯，且a伸一lined=(坍一1)／

9、(2m-1)≥O，所以。ave>o"reed，这说明对双指数分布的附加噪声用中值滤波处理的效果比用平均6何向末等：棱医学图片的赞字图像处理滤波处理I!}々效果要好。由此可知，噪声的分不同，同中值滤波和平均滤波处理是不一样的。2核医学成像系统的噪声分析核医学巾，扫描仪接收到脏器放射性显像剂释放的Y射线，即光子，这个过程用泊桑过程描述。由于放射性物质衰变是一种统计行为，即在足够多的原子核中，每一核吝什么时候发生衰变是不能预知的，只能知道这种按发生衰变的概率，这种不确定性就是所谓的泊桑噪