论 著ｌ Ｔｈｅｓｉｓ ・５１・ 一种自适应直方图均衡医学图像增强方法 施慧 【摘要】目的：提出一种自适应直方图均衡医学图像增强方法，在提高医学图像对比度的同时，突出图像中的细节信 息。方法：在对医学图像进行直方图均衡的基础上，利用Ｓｏｂｅｌ梯度算子提取图像细节信息，经自适应直方图均衡法 处理后保留到增强后的图像中。结果：该方法可保留较多的图像细节信息，从而达到更好的图像增强效果。结论：自 适应直方图均衡医学图像增强方法可以很好地达到预期效果，对临床医生进行准确及时的确诊具有重要意义。 【关键词】直方图均衡；图像增强；Ｓｏｂｅｌ算子 ［中国图书资料分类号］Ｒ３１８；ＴＰ７５１ ｆ文献标志码】Ａ［文章编号】１００３—８８６８（２０１５）０７—００５１—０２ ＤＯＩ：１０．７６８７￣．ＩＳＳＮ１００３－８８６８．２０１５．０７．０５１ Ｍｅｄｉｃａｌ ｉｍａｇｅ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｂｙ ａｄａｐｔｉｖｅ ｈｉｓｔｏｇｒａｍ ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ＳＨＩ Ｈｕｉ （Ｓｔｅｒｉｌｉｚａｔｉｏｎ Ｓｕｐｐｌｙ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｇｅｎｅｒｌａ Ｈｏｓｐｉｔａｌ ｏｆ Ｎａｎｊｉｎｇ Ｍｉｌｉｔａｒｙ Ａｒｅａ Ｃｏｍｍａｎｄ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１０００２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ ｄ峨蚶 Ｔｏ ｐｒｅｓｅｎｔ ａｎ ａｄａｐｔｉｖｅ ｈｉｓｔｏｇｒａｍ ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｍｅｄｉｃａｌ ｉｍａｇｅ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｏｆ ｍｅｄｉｃａｌ ｉｍａｇｅ ｗｈｉｌｅ ｋｅｅｐ ｉｍａｇｅ ｄｅｔａｉｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ． 【ｄｌＩＩｌ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｈｉｓｔｏｇｒａｍ ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ． Ｓｏｂｅｌ ｇｒａｄｉｅｎｔ ｏｐｅｒａｔｏｒ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｅｘｔｒａｃｔ ｔｈｅ ｄｅｔａｉｌｅｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｗｈｉｃｈ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ａｄａｐｔｉｖｅｌｙ ｃｏｎｓｅｒｖｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｉｍａｇｅ．Ｒ麓叫白Ｔｈｅ ｄｅｔａｉｌｅｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｄｉｃａｌ ｉｍａｇｅ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｒｅｔａｉｎｅｄ ａｓ ｍｕｃｈ ａｓ ｐｏｓｓｉｂｌｅ．ｗｉｔｈ ｉｍａｇｅ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｃ啊 ｈ Ｔｈｅ ａｄａｐｔｉｖｅ ｈｉｓｔｏｇｒａｍ ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｍｅｄｉｃａｌ ｉｍａｇｅ ｍｅｅｔｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｒｅｄ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ａｎｄ ｉｓ ｏｆ ｇｒｅａｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｆｏｒ ｔｉｍｅｌｙ ａｎｄ ａｃｃｕｒａｔｅ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ．【Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｊｏｕｒｎａｌ， ２０１５，３６（７）：５１—５２】 Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｈｉｓｔｏｇｒａｍ ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ；ｉｍａｇｅ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ；ｓｏｂｅｌ ｏｐｅｒａｔｏｒ ０引言 医学图像常常因为成像系统噪声、密度差异、病 ｓ ）＝ Ｐ（ ）＝ ｈｉ／Ｎ （ｋ＝Ｏ，１，２，…，Ｌ－１） ／－－０ ／－０ 变组织结构等原因导致成像模糊、对比度低等现象， 不利于临床医生及时准确地对患者病因进行确诊。 医学图像增强的主要目的就是要消除这些不利因素 的影响，增强图像中感兴趣的目标，从而可以使观察 者更准确有效地获取感兴趣信息ｌ１＿２Ｊ。 传统的直方图均衡医学图像增强方法可以增强 图像的对比度，但并不能增强图像的细节信息 】。本 论文提出一种自适应医学图像增强方法，不仅可以 提高图像对比度，而且可以突出图像中的细节信息。 １直方图均衡法 直方图均衡法的目的就是通过图像灰度变换， 使得变换后图像的各个灰度值分布比较一致，从而 达到增强图像的目的。它的变换函数是图像像素灰 度值的累积分布函数。对于离散灰度值图像 ，Ｙ）， 假定其具有Ⅳ个像素点，每个像素点可取 种灰度 级。其中，第ｋ级像素灰度值 在该图像中出现的概 率为 ｒｋ）＝ｎｄＮ （ｋ＝０，１，２，…，Ｌ一１） （１） 其中， 表示图像中灰度级为 的像素点的个数。 用ｓ 表示灰度级 变换后的灰度值，则直方图 均衡变换函数可被表示为 作者简介：施慧（１９８５一），女，护师，主要从事医疗器械维护及医学图像 处理方面的研究工作，Ｅ—ｍａｉｌ：ｓｈｉｈｕｉ＿１１０３＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ。 作者单位：２１０００２南京，南京军区南京总医院消毒供应科（施 慧） ・（２） 故直方图均衡化方法的步骤可被归纳如下： （１）利用公式（１）计算各灰度级的出现概率； （２）利用公式（２）计算各灰度级的变换函数； （３）利用步骤（２）建立一张灰度级 （ｋ＝０， １，２，…，Ｌ一１）的映射表，以便于迅速查找； （４）￣ｌＪ用步骤（３）所建立的映射表完成图像的灰 度变换。 ２自适应直方图均衡法 利用直方图均衡法进行医学图像增强运算相对 简单，可大大扩展图像像素灰度值的动态范围，使得 图像具有较高的全局对比度。该方法具有仅仅依赖 图像像素点的灰度分布信息，不需要额外的参数信 息的优点。该方法的缺点是在数据离散化过程中会 出现灰度量化级简并现象，从而导致图像细节信息 丢失问。因此，本文将提出一种自适应直方图均衡医 学图像增强法，在直方图增强图像的基础上，尽可能 地保留图像细节信息。 梯度算子可通过图像微分运算来增强图像边缘 和其他突变的区域，从而达到提取图像细节信息的 目的。本文可考虑利用Ｓｏｂｅｌ梯度算子［ 来提取图像 细节信息，用 （ ，ｙ）表示经Ｓｏｂｅｌ算子提取的图 像，则有 医疗卫生装备・２０１５年７月第３６卷第７期Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｊｏｕｒｎａｌ・Ｖｏ１．３６・Ｎｏ．７・Ｊｕｌｙ・２０１５