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图像降噪方法及装置、电子设备及存储介质与流程

  • 国知局
  • 2024-07-31 22:51:02

本发明涉及图像处理,具体而言,涉及一种图像降噪方法及装置、电子设备及存储介质。

背景技术:

1、目前x射线已经广泛应用到医疗诊断和工业无损检测等众多重要领域。由于射线成像及采集的物理特性,噪声总是不可避免的。常规的空域数字降噪方案如均值滤波,中值滤波等虽然能够一定程度上缓解产生噪声的问题,但是还产生图像退化的问题。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的图像发生退化的问题。

2、为此,本发明的第一个方面提出了一种图像降噪方法。

3、本发明的第二个方面提出了一种图像降噪装置。

4、本发明的第三个方面提出了一种电子设备。

5、本发明的第四个方面提出了一种存储介质。

6、有鉴于此,根据本发明的第一个方面,提出了一种图像降噪方法,包括:对第一图像进行处理得到衰减图像;确定衰减图像中的多个第一像素点;根据多个第一像素点分别确定与第一像素点对应的第一像素组和多个第二像素组,其中,第一像素点位于第一像素组的目标位置,多个第二像素组位于第一像素组周围;根据第一像素组的梯度信息和对应的多个第二像素组对第一像素点进行空域滤波得到第二像素点;根据多个第二像素点得到目标图像。

7、本发明提供的图像降噪方法,具体包括:首先对得到的第一图像进行处理得到衰减图像,其中,第一图像可以为经过x射线照射形成的图像,通过第一图像进行处理得到衰减图像,可以突出第一图像中强度逐渐衰减的区域,进而针对衰减区域的像素点进行处理,从而可以防止图像的退化。在得到衰减图像后,确定衰减图像中的多个第一像素点,然后根据多个第一像素点分别确定与该第一像素点对应的第一像素组和多个第二像素组,其中,第一像素点位于第一像素组的目标位置,目标位置可以为中心位置,多个第二像素组将第一像素组包围。具体地,在确定第一像素点后,可以将第一像素点与围绕在第一像素点周围的8个像素点作为第一像素组,将围绕在第一像素组周围的8个与第一像素组内的像素点个数相同的像素组作为第二像素组,其中,第二像素组也可以称为匹配像素组。第一像素组以及与其对应的8个第二像素组形成搜索窗口。然后根据第一像素组的梯度信息和多个第二像素组对第一像素点进行空域滤波从而得到第二像素点,梯度信息描述了第一像素组在某一个方向上的强度变化。空域滤波的过程为将第一像素组分别和多个第二像素组进行相似度匹配,然后根据多个匹配结果和第一像素组的梯度信息进行处理得到输出值,然后根据输出值得到第二像素点。最后将多个第二像素点进行组合后转换得到目标图像。本发明首先将x射线图像转换为对应的衰减图像,然后根据衰减图像中的待处理的像素点划分出多个像素组,通过利用待处理的像素点所在的第一像素组与位于第一像素组周围的多个第二像素组对待处理的像素点进行滤波,即对待处理的像素点进行局部相似度匹配,并将多个局部的匹配结果进行融合输出,最后根据多个滤波后的像素点得到目标图像,从而可以有效地缓解图像退化的问题。

8、根据本发明的上述图像降噪方法,还可以具有以下技术特征:

9、在一些技术方案中,可选地,对第一图像进行处理得到衰减图像的步骤,包括:确定第一图像中多个第三像素点;对多个第三像素点分别进行对数变换得到多个第四像素点;根据多个第四像素点得到衰减图像。

10、在该技术方案中,对第一图像进行处理得到衰减图像的步骤包括:首先,确定第一图像中的多个第三像素点,然后分别对多个第三像素点进行log(对数)变换,从而得到多个第四像素点,最后将多个第四像素点进行组合得到了第一图像的衰减图像。通过对第一图像进行对数变换,从而得到第一图像的衰减图像,从而突出了第一图像中的强度逐渐衰减的区域。

11、在一些技术方案中,可选地,根据第一像素组的梯度信息和对应的多个第二像素组对第一像素点进行空域滤波得到第二像素点的步骤,包括:确定第一像素组的梯度信息;根据梯度信息计算得到第一像素组和每个第二像素组之间的相似度;根据第一像素组和每个第二像素组之间的相似度确定每个第二像素组的权重;根据多个第二像素组的权重和第一像素点得到第二像素点。

12、在该技术方案中,根据第一像素组的梯度信息和对应的多个第二像素组对第一像素点进行空域滤波得到第二像素点的步骤,包括:首先确定第一像素组的梯度信息。然后根据第一像素组的梯度信息计算得到第一像素组和每个第二像素组之间的相似度。进一步地,根据第一像素组和每个第二像素组之间的相似度计算得到每个第二像素组对应的权重,最后将多个第二像素组的权重和第一像素点进行加权平均得到输出值,最后根据输出值得到第二像素点。通过获取第一像素点所在的区域的梯度信息,然后根据梯度信息计算第一像素点所在的区域与该区域局部地区的相似度,然后根据多个相似度的权重和第一像素点进行加权平均计算得到输出值,从而实现了对第一像素点的滤波,即完成了对第一像素点进行降噪的过程。

13、在一些技术方案中,可选地,确定第一像素组的梯度信息的步骤,包括:确定第一像素组中每个像素点的第一灰度值;根据第一像素组的最大灰度值和最小灰度值得到第一像素组的梯度信息。

14、在该技术方案中,确定第一像素组的梯度信息的步骤,包括:首先确定第一像素组中每个像素点的第一灰度值,然后在多个第一灰度值中选择最大灰度值和最小灰度值。然后根据最大灰度值和最小灰度值进行计算得到第一像素组的梯度信息。具体地,计算公式可以为;flatratio=max(1,flatratio);其中,flatratio表示的是第一像素组的平滑程度,flatratio取值[0,1],exp()表示的是以自然对数的底数e为底的指数函数,max表示最大灰度值,min表示最小灰度值,faltthr是平滑阈值,平滑阈值是用户根据不同的使用场景进行设置的。max()表示的是求取一组数中的最大值。通过上述公式,将得到的最大灰度值和最小灰度值带入后,就可以计算出第一像素组的平滑程度。进一步地,在计算第一像素组的梯度信息时,还可以采用计算局部熵的方式,计算第一像素组的熵同样可评估第一像素组的梯度信息。同时还可以通过计算两个最值之间的差异,从而近似地衡量第一像素组是否平坦。

15、在一些技术方案中,可选地,根据梯度信息计算得到第一像素组和每个第二像素组之间的相似度的步骤,包括:确定第一像素组中每个像素点的第二灰度值;确定第二像素组中每个像素点的第三灰度值;根据梯度信息、多个第二灰度值以及多个第三灰度值中的至少一个得到相似度。

16、在该技术方案中,根据梯度信息计算得到第一像素组和每个第二像素组之间的相似度的步骤,包括:首先确定第一像素组中每个像素点的第二灰度值,然后确定第二像素组中每个像素点的第三灰度值,最后根据第二灰度值、第三灰度值以及第一像素组的梯度信息中的至少一个进行计算得到相似度。具体地,计算公式可以为;dist=dist×flatratio;其中,dist表示的第一像素组与第二像素组之间的相似度,mi表示的是第二像素组中的某一个像素点的第三灰度值,ci表示的是第一像素组中某一个像素点的第二灰度值,表示的是第一像素组和/或第二像素组中的位置,flatratio表示的是第一像素组的平滑程度。进一步地,还可以采用差异哈希算法计算第一像素组和第二像素组之间的相似度,同时还可以基于sift(scale-invariant feature transform,尺度不变特征变换)的匹配算法或基于gist(generic intelligent scenery textures,通用智能场景纹理)特征的匹配算法等计算第一像素组和第二像素组之间的相似度。

17、在一些技术方案中,可选地,根据第一像素组和每个第二像素组之间的相似度确定每个第二像素组的权重的步骤,包括:获取预设的权重曲线;根据权重曲线和相似度确定与相似度对应的第二像素组的权重。

18、在该技术方案中,根据第一像素组和每个第二像素组之间的相似度确定每个第二像素组的权重的步骤,包括:首先获取预设的权重曲线,具体地,用户可以分别设置第一预设值和第二预设值,根据第一预设值和第二预设值绘制权重曲线。在获取得到预设的权重曲线后,根据计算得到的相似度在权重曲线中确定对应的权重。其中,需要注意的是在滑动匹配过程中需要跳过第一像素组本身,将第一像素组的匹配权重置为1。

19、在一些技术方案中,可选地,根据多个第二像素组的权重和第一像素点得到第二像素点的步骤,包括:获取每个第二像素组中与第一像素点在第一像素组的位置相同的像素点的第四灰度值;确定第一像素点的第五灰度值;根据第五灰度值、多个第四灰度值以及多个第二像素组的权重中的至少一个得到第六灰度值;根据第六灰度值得到第二像素点。

20、在该技术方案中,根据多个第二像素组的权重和第一像素点得到第二像素点的步骤,包括:获取每个第二像素组中与第一像素点在第一像素组的位置相同的像素点的第四灰度值,即由于第一像素点位于第一像素组的中心位置,因此分别获取位于每个第二像素组的中心位置的像素点的第四灰度值。然后确定第一像素点的第五灰度值,然后根据第五灰度值、多个第四灰度值以及多个第二像素组的权重中的至少一个进行计算得到第六灰度值,具体地,公式可以为;其中,out表示的是第六灰度值,c表示的是第一像素点的第五灰度值,mi表示某一个第二像素组中的像素点的第四灰度值,wgti表示某一个第二像素组的权重,i表示是第二像素组。通过上述公式实现了加权平均的过程。最后根据得到的第六灰度值得到第二像素点。

21、根据本发明的第二个方面,提出了一种图像降噪装置,包括:处理模块,处理模块用于对第一图像进行处理得到衰减图像;第一确定模块,第一确定模块用于确定衰减图像中的多个第一像素点;第二确定模块,第二确定模块用于根据多个第一像素点分别确定与第一像素点对应的第一像素组和多个第二像素组,其中,第一像素点位于第一像素组的目标位置,多个第二像素组位于第一像素组周围;滤波模块,滤波模块用于根据第一像素组的梯度信息和对应的多个第二像素组对第一像素点进行空域滤波得到第二像素点;生成模块,生成模块用于根据多个第二像素点得到目标图像。

22、本发明提供的图像降噪装置,主要包括:处理模块、第一确定模块、第二确定模块、滤波模块以及生成模块。其中,处理模块首先对得到的第一图像进行处理得到衰减图像,其中,第一图像可以为经过x射线照射形成的图像,通过第一图像进行处理得到衰减图像,可以突出第一图像中强度逐渐衰减的区域,进而针对衰减区域的像素点进行处理,从而可以防止图像的退化。在得到衰减图像后,第一确定模块确定衰减图像中的多个第一像素点,然后第二确定模块根据多个第一像素点分别确定与该第一像素点对应的第一像素组和多个第二像素组,其中,第一像素点位于第一像素组的目标位置,目标位置可以为中心位置,多个第二像素组将第一像素组包围。具体地,在确定第一像素点后,可以将第一像素点与围绕在第一像素点周围的8个像素点作为第一像素组,将围绕在第一像素组周围的8个与第一像素组内的像素点个数相同的像素组作为第二像素组,其中,第二像素组也可以称为匹配像素组。第一像素组以及与其对应的8个第二像素组形成搜索窗口。然后滤波模块根据第一像素组的梯度信息和多个第二像素组对第一像素点进行空域滤波从而得到第二像素点,梯度信息描述了第一像素组在某一个方向上的强度变化。空域滤波的过程为分别将第一像素组和多个第二像素组进行相似度匹配,然后根据多个匹配结果和第一像素组的梯度信息进行处理得到输出值,最后根据输出值得到第二像素点。最后生成模块将多个第二像素点进行组合后转换得到目标图像。本发明首先将x射线图像转换为对应的衰减图像,然后根据衰减图像中的待处理的像素点划分出多个像素组,通过利用待处理的像素点所在的第一像素组与位于第一像素组周围的多个第二像素组对待处理的像素点进行滤波,即对待处理的像素点进行局部相似度匹配,并将多个局部的匹配结果进行融合输出,最后根据多个滤波后的像素点得到目标图像,从而可以有效地缓解图像退化的问题。

23、根据本发明的第三个方面,提出了一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,处理器执行计算机程序时实现如上述任一项的图像降噪方法的步骤。

24、本发明提供的电子设备,处理器执行计算机程序时实现上述图像降噪方法的步骤,能够实现上述任一技术方案的技术效果,在此不再赘述。

25、根据本发明的第四个方面,提出了一种存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项的图像降噪方法的步骤。

26、本发明提供的存储介质,计算机程序被处理器执行时实现上述图像降噪方法的步骤,能够实现上述任一技术方案的技术效果,在此不再赘述。

27、本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显,或通过本发明的实践了解到。

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