基于模糊集理论的医学CR图像增强

　　1　引　言

　　X线摄影是临床放射学检查中应用最早和最普遍的成像方式,随着数字技术的发展,出现了一种使用成像板记忆X光影像,再经激光扫描转换成数字信号进入计算机处理的数字化X光摄影技术,称为计算机X光影像(Computer Radiogra-phy, CR)。

　　CR系统的基本组成如图1所示[1],其主要由常规X光机、成像板、激光扫描读取设备、计算机图像处理系统组成。系统首先通过普通的X光机将患者的待查部位成像在IP板上,成像板是外观很象增感屏的一种薄板,由保护层、成像层、支持层和背衬层组成。其中关键的成像层是一层含有二价铕离子的氟卤化钡晶体。该晶体层内的化合物经X线照射后可将接受的能量以潜影(模拟图像)的方式存储于晶体内,用激光束扫描带有潜影的成像板时,可激发存储于晶体内的能量,使之转换为荧光并收集,通过光电倍增器放大,再经过A/D转换为数字量,经图像采集接口传输到计算机,最终形成数字图像,由计算机处理后提供给医生进行诊断。

　　CR有以下特点:实现了常规X射线摄影信息的数字化,可实现远距离传输和异地会诊大大.降低了患者的X光照射剂量,仅为原来的1/5。通过CR系统,可对图像进行各种后处理,充分显示信息。

　　由于CR是集光机电技术于一体的系统,其结构复杂,各个环节的干扰很多,所以得到的原始图像往往达不到预期效果,需经进一步处理,才能为实际医学诊断提供准确可靠的依据。目前针对CR图像的处理方法进行的研究很多,本文采用了基于模糊集的处理方法。

　　2　图像结构的分析和模糊集的建立

　　一幅X光图像从结构上可分为目标区和背景区两部分。在背景区,由于X光线未经过人体直接照射在IP板上故强度较高,对应图像像素的灰度值低而且变化缓慢。在目标区,X光线穿过人体引起衰减,图像灰度值高,因为人体各个部分对X光线的透射率不一样图像的亮暗变化较大。仪器受各方面因素的影响,背景区和目标区的分界模糊,一般来说,灰度值高的像素属于信息区,灰度值低的像素属于背景区,两者之间并没有一个固定的灰度值作为分界。由于各方面因素的影响,目标区和背景区的分界模糊。为了更好地处理图像,应用相应的数学模型描述目标区和背景区,并分别用不同的方法进行处理,为此我们引入模糊集来描述。

　　模糊集合的概念[2-3]:设在论域U上,给定了映射

　　则称μ~A确定了U上的一个模糊子集~A,称μ~A为~A的隶属函数,μ~A(x)为x对~A的隶属度。μ~A(x)越接近1,x就越属于~A;反之,越接近0,x就越不属于~A。模糊集合运算基本与普通集合相同,但不满足补余律,即:。说明模糊集的外延不分明,没有明确的边界。