对比增强（精选8篇）
对比增强 篇1
0引言
指纹识别是指指尖表面纹路的脊谷分布模式识别, 这种脊谷分布模式是由皮肤表面细胞死亡、角化及其在皮肤表面积累形成的。人的指纹特征是与生俱来的, 在胎儿时期就已经决定了。人类使用指纹作为身份识别的手段已经有很长历史, 使用指纹识别身份的合法性也己得到广泛的认可。自动指纹识别系统通过比对指纹脊线和谷线结构以及有关特征, 如纹线的端点和分歧点等来实现个人身份认证。然而, 要从原始指纹图像上准确地提取特征信息, 这是十分困难的, 在很大程度上特征提取的精确性依赖于图像质量。因此, 在指纹特征提取和匹配之前有必要对指纹图像进行增强处理。指纹图像增强就是对指纹图像采用一定算法进行处理, 使其纹理结构清晰化, 尽量突出和保留固有的指纹特征信息, 并消除噪声, 避免产生虚假特征。其目的是保持特征信息提取的准确性和可靠性, 在自动指纹识别系统中具有十分重要的作用和地位。
由于曝光不足等因素的影响, 图像的亮度分布会发生非线性失真, 常常表现为对比度不强, 图像的整体感觉较暗等。目前, 已经有很多基于灰度直方图的方法来增强对比度, 从而改善图像的质量[1]。
近年来, 人们对基于模糊的图像处理技术进行了研究。模糊集合理论已能够成功地应用于图像处理领域, 并表现出优于传统方法的处理效果。根本原因在于:图像所具有的不确定性往往是因模糊性引起的。图像增强的模糊方法, 有些类似于空域处理方法, 它是在图像的模糊特征域上修改像素的[2,3,4,5]。基于模糊的图像处理技术, 是一种值得重视的研究方向, 应用模糊方法往往能取得优于传统方法的处理效果。很多时候基于模糊的增强图像对比度方法能够更好地增强图像的对比度[6,7,8,9], 尤其是对于对比度很差, 一般的增强算法无法对其增强的图像, 它的优势突显。
本文结合模糊逻辑技术, 研究了基于模糊特征平面的增强算法和基于GFO算子 (广义模糊算子) 的图像增强算法, 并将其应用于指纹图像对比度的增强。
1模糊特征平面增强算法
1.1 模糊特征平面
从模糊集的概念来看, 一幅具有L个灰度级的M×N元图像, 可以看作为一个模糊集, 集内的每一个元素具有相对于某个特定灰度级的隶属函数。该模糊集称为图像等效模糊集, 亦即图像的模糊特征平面, 对应的模糊矩阵记为F, 有:
undefined
式中:矩阵的元素μmn/Xmn表示图像像素 (m, n) 的灰度级Xmn相对于某个特定的灰度级l′的隶属度, 通常l′取最大灰度级K-1。
1.2 算法实现
首先采用图像分割中的阈值选取方法 (本文中采用Otsu方法) 来确定阈值参数XT, 显然XT将整个图像的直方图分为2个部分。低灰度部分和高灰度部分;对于具有典型双峰分布的直方图来说, 它们分别对应目标和背景这两部分。然后定义新的隶属函数形式, 再进行模糊增强运算, 在低灰度区域进行衰减运算, 从而使属于该区域像素的灰度值更低, 而在高灰度区域则进行增强运算, 从而使属于该区域像素的灰度值更高。因而, 经过模糊增强后直方图上阈值XT两侧的灰度对比增强, 图像区域之间的层次将更加清楚。
整个算法过程如下:
(1) 首先根据Otsu选取阈值的方法确定阈值参数XT。显然对于双峰分布的直方图阈值参数XT将位于双峰之间的谷底附近。然后定义新的隶属度函数为:
undefined
式中:Xmax为图像的最大灰度级;m=1, 2, …, M;n=1, 2, …, N。
(2) 再对图像进行模糊增强。模糊增强是对μmn进行非线性变换, 其结果是增大 (当μmn>0.5) 或减少 (当μmn≤0.5) μmn的值。数学描述如下:
undefined
式中:
undefined
对于迭代次数r的选择, 仿真结果表明, 当r较小时, 模糊增强不够充分;随着r的逐渐加大, 图像的增强效果会越来越明显, 当达到一定程度时, 图像中局部细节会逐渐消失而变为二值图像。但对于指纹图像r选取过大, 则会丢失一些细节信息, 本文取r=8。
最后, 对μ′mn进行逆变换, 得到经过模糊增强后的图像X′。X′中的像素 (m, n) 灰度级l′mn为:
undefined
式中:G-1 (·) 为G (·) 的逆运算。经过G-1 (·) 逆变换得到已增强的空域图像, 该逆变换方式规定为:
undefined
本算法对μmn>0.5的区域, 即高灰度区域的像素进行增强运算;对于μmn≤0.5的区域, 即低灰度区域的像素进行衰减运算。因此, 实现了对低灰度区域的像素进行衰减运算和对高灰度区域的像素进行增强运算, 从而使图像增强后区域之间的层次更清楚。
2基于GFO算子 (广义模糊算子) 的图像增强算法
文献[10]给出了广义模糊集和广义模糊算子的定义。在此基础上, 本文设计的基于GFO算子的图像增强算法如下:
步骤1:利用模糊熵确定阈值参数T, 表征的是要增强或减弱的灰度值边缘, 如果灰度值大于阈值T, 则使其更大, 否则使其更小。通过大量实验验证, 当阈值参数T接近指纹图像直方图谷底时, 将得到较好的增强效果。
步骤2:通过式 (7) 将待处理的图像X从空域的灰度值I={I (i, j) }映射为与之对应的广义隶属度μ={μ (i, j) };
undefined
步骤3:利用式 (8) 定义的GFO算子对广义隶属度进行非线性变换;
undefined
式中:r和f为常数, 其范围是0≤r≤1及0
广义模糊算子通过降低区域中的值和增加区域中的值, 起到了增强2个区域之间对比度的作用。
步骤4:通过式 (7) 的反函数, 将映射为二维空间域的灰度图像。其得到经过模糊增强处理后的图像, 中的像素灰度值为:
undefined
3实验结果与分析
采用Matlab软件编程且分别应用以上2种算法对FVC指纹数据库中一些指纹图进行增强处理, 增强结果如图1, 图2所示。
从实验结果可以看出, 两种模糊增强算法在一定条件下都可有效增强指纹图像的对比度。相比之下, 基于GFO算子 (广义模糊算子) 的图像增强算法去除背景能力更强, 因此对于具有单峰及双峰分布直方图的指纹图像, 该算法可能将一些灰度值较低的前景点误分为背景点;而模糊特征平面增强算法因为去除背景能力较弱, 对于具有多峰分布直方图的指纹图像增强效果较差。因此对于需要着重增强前景的指纹图像, 更适合用基于模糊特征平面的增强算法, 而对于需要重点去除背景的指纹图像则需选取基于GFO算子 (广义模糊算子) 的图像增强算法。
4结语
从模糊集的角度出发, 模糊特征平面增强算法将图像转化为等效的图像模糊特征平面, 在此基础上进行模糊增强, 最后再转换为空域图像。基于GFO算子 (广义模糊算子) 的图像增强算法与模糊特征平面增强算法, 处理过程相似, 不同之处在于所定义的隶属度函数及非线性变换形式不同。采用这两种方法均可以在一定程度上提高低灰度区域与高灰度区域之间的对比度, 从而提高图像的质量。两种算法相比而言, 基于模糊特征平面的增强算法更适合用于需要着重增强前景的指纹图像, 而基于GFO算子 (广义模糊算子) 的图像增强算法则更适合用于需要重点去除背景的指纹图像。
需要指出的是以上两种算法仅仅增强了指纹图像的对比度, 要取得更好的增强效果还需要结合指纹图像的方向信息进行滤波增强, 以达到对粘连脊线分离及断开脊线连接的效果。
摘要：指纹图像采集过程常会造成对比度不强等非线性失真, 基于模糊逻辑的处理方法常用于改善指纹图像质量。研究了模糊特征平面增强算法和基于广义模糊算子的图像增强算法, 将两种算法应用于指纹图像对比度增强, 并对增强结果进行比较分析。实验结果表明, 采用这2种方法均可以在一定程度上提高指纹图像低灰度区域和高灰度区域之间的对比度, 从而提高图像的质量, 使增强后的指纹图像结构更清晰。
关键词：指纹,对比度增强,模糊特征平面,广义模糊算子
参考文献
[1]郑南宁.计算机视觉与模式识别[M].北京:国防工业出版社, 1998.
[2]苏菲, 冯建江, 孙景鳌, 等.基于模糊逻辑的指纹图像对比度增强算法[J].计算机工程, 2003, 29 (3) :122-123, 160.
[3]王保平, 刘升虎, 范九伦.基于模糊熵的自适应图像多层次模糊增强算法[J].电子学报, 2005, 33 (4) :730-734.
[4]周德龙, 赵志国, 潘泉, 等.基于模糊集的图像增强算法研究[J].电子与信息学报, 2002, 24 (7) :905-909.
[5]万丽, 陈普春.一种基于数学形态学的图像对比度增强算法[J].现代电子技术, 2009, 32 (13) :131-133.
[6]苏菲, 孙景鳌, 蔡安妮.基于模糊逻辑的指纹图像增强滤波[J].通信学报, 2002, 23 (9) :82-87.
[7]田沄, 郝宁波, 薛耿剑, 等.一种基于三维医学图像的对比度模糊增强算法[J].计算机工程与应用, 2006 (4) :215-217.
[8]王晖, 张基宏.图像边界检测的区域对比度模糊增强算法[J].电子学报, 2000, 28 (1) :45-47.
[9]马志峰, 史彩成.自适应图像对比度模糊增强算法[J].激光与红外, 2006, 36 (3) :231-233.
[10]陈武凡, 鲁贤庆, 陈建军, 等.彩色图像边缘检测的新算法:广义模糊算子法[J].中国科学 (A辑) , 1995, 25 (2) :219-224.
对比增强 篇2
关键词 癌 肝细胞 体层摄影术 X线计算机 对比剂
doi:10.3969/j.issn.1007-614x.2012.09.263
原发性肝细胞癌(PHCC)在我国是居第三位的肿瘤，每年患者达11万之多，预后甚差［1］，螺旋CT强化方式对肝脏局灶性病变的定性诊断有较高的临床价值［2］，然而由于CT对比剂的剂量、流速选择对影像学表现有很大的影响，如果对比剂的剂量、流速选择不当，将导致更多不典型影像学特点，从而造成不确定性诊断和误诊较多。
为了研究原发性肝细胞癌影像学特点与对比剂剂量、流速的关系，笔者在行肝单发占位性病变增强扫描时，在流速固定的情况下，在考虑到患者的体重、循环状态之外，适当增加和减少剂量，观察病变强化特点，旨在认识原发性肝癌强化不典型表现可能部分与对比剂剂量、流速相关。
资料与方法
一般资料：2010年1月～2011年6月收治经超声或CT平扫时发现为肝脏单发类圆形病变的病例实行CT增强扫描，为了便于研究，在增强时，所有患者保持2.5ml/秒的注射速度不变，随机抽取患者，在标准剂量基础上(参考患者的体重、循环状态)，部分患者适量增加对比剂剂量(80ml以上)，部分适量减少对比剂剂量(60ml以下)，作肝脏三期扫描(动脉期、门脉期、实质期)。后期随访，选取72例经证实为原发性肝细胞癌的病例作回顾性研究。其中男48例，女24例；年龄36～81岁，平均52岁。
方法：CT检查均使用GE brightspeed elite select 16排螺旋CT机，美国ACIST E-Z-EM双筒高压注射器，使用对比剂为优维显(300mg/ml)。常规准备后，先行平扫，然后行三期动态增强扫描，延迟时间分别为30、60、180秒，必要时追加延迟扫描。扫描类型为螺旋，扫描时间为0.8秒，探测器开放排数为16排，层厚5mm，螺距1.75:1，床速35mm；对比剂经肘前静脉团注给药，注射速度2.5ml/秒，剂量依标准适当增减，最后推注10ml生理盐水，将采集图像减薄为1.25mm并重建图像进行分析。
图1 肝内见多发类圆形低密度影(↑)，其中肝右叶病变中心区见斑片状更低密度影
图2 动脉期显示肝右叶病变边缘呈不完整环形强化，内见条索状明显强化影
图3动脉期肝内另一低密度影(↑)亦呈边缘结节样强化，肝左叶外缘结节呈轻度环形强化
图4 门脉期显示肝右叶病变其强化逐渐向中心推进，强化部分接近于同期肝实质，同时主动脉内仍有较高浓度对比剂
结果
平扫时上述病例均单发，呈类圆形低密度影，边界模糊，长径2.3～9.2cm，内部密度均匀者39例，中心为更低密度者33例，位于肝左叶27例，肝右叶45例，1例伴发2个血管瘤，6例伴发肝囊肿。
动脉期为等密度或高密度，门脉期密度逐渐减低，边界趋向清晰45例，动脉期病灶呈边缘不规则强化，门脉期强化逐渐向中心推进者18例。动脉期呈不均匀斑片状强化，门脉期不均匀明显强化者9例，其中2例出现肿瘤血管(走向不规则，管腔大小不规则的肝动脉伸入病灶内)［3］。
图5延迟3分钟扫描，肝右叶病变其强化部分较同期肝实质密度减低，中心见不规则无强化区
图6 延迟3分钟扫描，肝内另一低密度影(↑)密度接近于同期肝实质，肝左叶外缘结节环形强化较门脉期明显，后经上级医院证实肝右叶病变为原发性肝癌，余病变为肝血管瘤。
图7 6个月后复查，肝右叶病变明显增大，内斑片状高密度影系介入栓塞治疗后碘油沉积，同时同层面胸椎出现转移瘤。
病灶强化特点与对比剂的剂量、流速的关系，45例动脉期为等密度或高密度，门脉期密度逐渐减低的病例，其对比剂的剂量均为60～75ml，而27例在门脉期仍明显强化，甚至延迟扫描亦强化明显者对比剂剂量均＞80ml。
典型病例：患者，男，60岁，无自觉症状，自述有多发肝血管瘤病史，多年经超声监测无明显变化，近期发现肝右叶病变增大。CT平扫情况，结果见图1～7。
讨论
原发性肝细胞癌CT分型［3］：动脈供血型(动脉期病灶强化或出现肿瘤血管)、门静脉供血型(动脉期病灶无强化，门脉期病灶强化)、肝动脉和门静脉双重供血型(动脉期病灶强化，门脉期病灶CT值不降低，呈等或高密度)、少血供型(动脉期和门脉期均呈低密度)。本组所选病例未按其分型归类，但充分考虑到所选72例病例中应该包含上述多种供血类型的病灶，部分病例所呈现的CT图像特点应该是不同血供的病灶强化表现［4］。
原发性肝细胞癌16排螺旋CT增强特点与对比剂的剂量、流速的相关性：早期慢速CT扫描机多采用手推法静脉推注对比剂，目的是确保相对连续的，尽管不是最大的血液水平。随着螺旋CT的普及，特别是多层螺旋CT机的应用，允许在单次屏气期间数据的快速获取，加之高压注射器的应用，可以通过准确控制增强的峰值、时间和持续时间来获取感兴趣区的的最佳效果。然而由于多层面螺旋CT档次不同，导致其扫描和重建影像的时间不同，故所需的对比剂剂量和注射速度亦不同。基层医院多由于在近几年才引进多层面螺旋CT，增强扫描参数和对比剂的剂量、流速多参考上级医院。由于上级医院设备更先进(多是64排以上机型)，扫描速度更快，对于他们来说应用成熟有效的增强技术搬到下级医院(多是16排以下机型)却不一定适宜。笔者在工作当中发现，应用16排螺旋CT和高压注射器之后，对于肝脏单发病变特别是原发性肝细胞癌的不典型征象明显增多，与血管瘤及其他病变鉴别困难。经过仔细分析，在充分考虑到不同血供的原发性肝细胞癌有着不同的强化特点［4］，其强化特征主要与病变本身的病理变化有关的基础上，并在确认CT扫描参数无误的情况下，考虑可能还与对比剂的剂量、流速相关。
当对比剂剂量为85ml时，以2.5ml/秒的速度注射，完成注射需要34秒以上，而动脉期延迟时间30秒，即如果注射剂量为85ml时，动脉期扫描完成后对比剂仍在注入，导致门脉期时动脉内仍有较大浓度对比剂，动脉、门静脉双重显影，从而使得原发性肝细胞癌(动脉供血型、门静脉供血型、肝动脉和门静脉双重供血型)强化特点不典型，甚至在延迟扫描时仍有较明显强化，部分类似血管瘤表现，造成诊断上的困难。而当选择对比剂剂量为70ml时，仍以2.5ml/秒的速度注射，注射完成需要28秒，正好接近于动脉期扫描完成时间。也就是说动脉期扫描之后再无对比剂注入，至门脉期扫描时动脉内已几无对比剂，只是单纯门脉显影，此时动脉供血型肝细胞癌因密度迅速减低较易诊断，至于门静脉供血型、肝动脉和门静脉双重供血型肝细胞癌则通过延迟扫描加以鉴别，延迟扫描时因对比剂总体注射剂量减少，二次强化效果明显减弱，故在70ml剂量延迟扫描时肝细胞癌多呈低密度。如此，对于肝细胞癌的诊断准确率明显提高。
总之，由于肝细胞癌的CT表现呈现多样化［5］，快进快出是肝癌的典型征象，此外还有周围强化征象、假包膜征象、渐进性强化、延迟时呈等密度征象［6］，诊断时对于肝脏单发类圆形病变的强化特点，不光要考虑肿瘤的供血类型，还要对一些不典型征象要考虑到诸如影像设备和检查技术的影响，特别是对比剂的剂量、流速与原发性肝细胞癌的CT表现密切相关。
参考文献
1 余顺章.肝癌流行病学与预防［M］.//:汤钊猷,余业勤.原发性肝癌.上海:上海医科大学出版社,1999:86-112.
2 黄伟鹏,陈洁容,许建生,等.螺旋CT强化方式在肝脏局灶性病变定性诊断中的价值［J］.实用放射学杂志,2010,1:50-52.
3 黄娟,周翔平,刘荣波,等.原发性肝癌血供特点的螺旋CT表现及其与病理学特性的相关性研究［J］.中华放射学杂志,2000,11:753-756.
4 姚红霞,张国富,李新民.肝细胞癌CT强化类型与病理、MVD、VEGF的相关性研究［J］.实用放射学杂志,2010,4:516-519.
5 赵红,蔡祖龙.肝的恶性肿瘤［M］.//:曹丹庆,蔡祖龙.全身CT诊断学.北京:人民军医出版社,2005:448-454.
6 张劲松,杨勇,魏梦绮,等.肝脏单发不典型强化病灶的CT征象分析［J］.实用放射学杂志,2011,1:66-69.
PDP的对比度增强技术研究 篇3
等离子体显示器(PDP)可视为具有独立驱动控制的亚毫米级荧光发光阵列。PDP中的每个像素点都是由三个基本的紫外光(UV)发射放电单元组成。UV照射荧光粉,转化为三基色可见光[1]。近年来,PDP技术得到了很好的发展。在与CRT和LCD的竞争中,因为其大尺寸、轻薄、视角宽、结构简单、响应速度快等优点在107 cm以上的大型平板显示领域占据了很大的市场。但是,PDP还存在发光效率偏低、功耗大、驱动成本高等不足,图像质量也有待进一步的提高,对比度是其中评价图像质量的一个重要参数指标。本文在介绍对比度基本概念后将从结构、波形、算法等三个方面介绍PDP的对比度增强技术。
1 对比度概念
对比度(Contrast)的定义是,最大亮度Lmax和最小亮度Lmin的比值,即:
上式是指在没有环境光(或环境光强可忽略)的情况下进行测试,其值称作暗室对比度。在实际应用中通常是有环境光的,显示器必须要达到足够高的亮度才能得到较高的对比度。有环境光时的对比度公式为:
其中,L外是指环境光照到显示屏上产生的亮度,设计显示屏必须要考虑减小L外的影响。上式的值称作亮室对比度。
但是,有了高的亮度和对比度不一定能显示出好的图像,因为一般图像是有亮度层次的,显示人脸要求的层次多,即要求有较多的灰度级。其中灰度指的是图像的黑白亮度层次[2]。
2 结构的改进
2.1黑条结构
由公式(2)可知,减小环境光L外的影响可以提高PDP的亮室对比度。通常的方法是在PDP的前基板上制作黑条(black stripes)[3],参见图1,这与彩色显像管中的黑底技术类似。黑条覆盖了屏幕的部分输出面,图像光通过黑条的间隙投向观众。由于环境光被黑条吸收,不能进入放电单元,对比度得到了提高。黑条结构很容易用印刷技术制作。采用黑条技术,约有18%的环境光反射会被降低。
黑条结构有效地降低了环境光的影响,但是因为其下方荧光粉发出的光也被挡住,光效和亮度有所降低。由此,部分PDP厂商引入Waffle结构(见图2),使得黑条下方没有发光,从而提高了光效和亮度。Waffle结构可以用喷砂技术制作。另外,在黑条的下方制作与寻址电极平行的透镜[4],聚焦从PDP射出的可见光,也能起到改善光效的作用。
Matsushita公司研制的一种叫做enhancement bar(增强条)的结构,基本思想与黑条结构类似。电气隔离的enhancement bar制作在扫描电极和维持电极之间,用来阻止环境光从荧光粉层反射,参见图3。Enhancement bar 对制作材料的要求不是很高,不需要额外的工艺,因此是一种行之有效的技术[5]。
另外,用白色障壁代替黑色障壁[6]、在白色障壁上制作薄的黑色障壁层[7],也可以降低环境光的影响,达到提高亮室对比度的目的。
2.2色彩滤波
采用色彩滤波的方法降低环境光的影响,同样可以提高亮室对比度,这与CRT中的技术类似。一种方法是采用滤色片。例如,Micro-color filter被用作吸收环境光,虽然来自荧光粉的光也有些损失,但总的来说对比度得到了提高,原理图如图4所示。1999年NEC独立开发了将R、G、B三色的彩色滤光片埋入玻璃内capsulated color filter(CCF),可以提高对比度和基色的色纯。这种思想被应用于早期的PDP。
传统的玻璃前基板上不同的层产生光反射,由于视角,图像质量急剧下降。先锋公司的Direct color filter(DCF)是一种新型的光学滤波,如图5所示,直接在前基板上加上滤光薄层。由于没有镜面和反射效应,显示器可以具有很大的水平视角;能改善环境光反射、色纯和亮室对比度。这种DCF明显地降低了来自外界和平板自身的光反射,得到的图像清晰,并具有自然的色彩[8]。
另一种方法是在介质层和障壁上用三基色及其补色荧光粉涂敷,结果是将几乎所有的光都滤除,减小环境光的反射[9],从而增强了图像对比度。这种技术可以取代黑条结构。
除了上面提到的黑条结构和色彩滤波,经实验证明,小宽度的矩形障壁可以得到较大的放电单元和很好的光学对比度,这种研磨技术使得HDTV PDP降低成本、得到高分辨率成为可能。即使基底玻璃(ground glass)表面不平滑,也能够得到较高的后基板对比度[10]。
3 波形的改进
以传统的ADS(寻址与显示分离)的时序工作方法为例(见图6)。一个电视场分为8个子场,每个子场包括复位期、寻址期和维持显示期。复位期使全屏所有的显示单元处于相同的状态,为寻址做好准备;寻址期顺序扫描各行,完成对所有单元的寻址;维持显示期,所有积累了壁电荷的单元进行维持显示。八个子场的维持期时间比例为1∶2∶4∶8∶16∶32∶64∶128,通过不同子场的点亮组合可以实现256级灰度显示[2]。
复位期、寻址期和维持期三个阶段都存在着放电发光,其中寻址期和维持期的发光只发生在被寻址单元,是显示图像必需的;而复位期的发光发生在所有单元(包括寻址单元和非寻址单元),属于背景光,它的存在提高了显示屏的最小发光亮度值,同时导致对比度下降。因此,复位期的波形对于对比度的影响很大。
为了减小背景光,Weber先生提出了在复位期用斜坡脉冲代替幅值很高的矩形脉冲。当斜坡电压加在绝缘的维持、扫描电极上时,它的上升沿在其间产生持续的微弱放电,生成足够写寻址的电荷。斜坡复位脉冲降低了复位引起的放电,减少了背景光,从而提高了暗室对比度。
对斜坡脉冲的研究结果表明,上升沿的放电是用来积累电荷的,而下降沿用来移除壁电荷,使所有的放电单元状态一致。上升沿和下降沿的斜率越大则放电强度越大,产生较多的紫外线,可见光增多,进而导致对比度下降,但可以缩短放电时间。降低复位期的放电强度可以提高对比度,但是减小斜坡脉冲的斜率会使得复位期的时间过长,维持显示期时间被压缩,屏的亮度将受到影响。为了达到较高的对比度,同时尽量减少复位期的时间,H. S. Tae等人于2005年提出了双斜率复位期波形提高对比度的思想,见图7。实验证明,这种方法亦能够提高暗室对比度[11]。
由于每帧复位期的数量越大,对比度越低,目前常用的方案是选择尽量少的正向复位期波形,每帧只有1～2次,其余的子场仅采用负向复位波形,并做相应的电压调整,如图8所示[12]。
为了达到更高的对比度, 有些制造商采用了选择复位方式。它的主要思想是,只有前一个子场中处于开态的单元在下一个复位期里进行放电。可以看出对于暗图像来说,复位期放电减少了。但是这种思想存在最小寻址电压偏大的缺点,因此需要对波形进行优化。另外,复位期的波形还与寻址放电的工作稳定性有关,所以选择波形要谨慎。
4 算法的改进
4.1分割低灰度子场提高低灰度级对比度
由于CRT显示器存在非线性的问题,所以通常所采用的视频信号是经过Gamma校正过的非线性信号。AC PDP是线性的,因此在接收到常规的视频信号后需要进行“反Gamma校正”,将其转换成线性视频信号。通常使用的反Gamma校正函数为:
由图9可知,在PDP上进行反gamma校正后一些灰度级会合并,尤其是对于输入信号中灰度值在50以下的情况。这种合并会造成灰度的突变,导致低灰度级图像产生伪轮廓现象。误差扩散和抖动算法可以改善低灰度级轮廓线,但不能从根本上解决问题。
在ADS寻址方式下提出分割低灰度子场的概念。该方法可以在相同的维持脉冲子场条件下,通过改变维持期的附加寻址脉冲的最大或最小亮度来实现不同的灰度级。在传统的PDP寻址方式下,维持期寻址电极上没有外加信号,一个维持脉冲只可以产生一个亮度级。而在分割低灰度子场的思想中,每个子场的亮度可以通过在维持期附加不同电压、宽度和延时的脉冲来进行控制。总的子场数从8增加到11。其中,子场1的灰度阶为2,子场2中的灰度阶为3,而其他子场保持不变[13]。如图10所示,其中(a)给出了维持期有附加脉冲时的多亮度级子场(Multi-luminance-level subfield method)的例子。
4.2直方图均衡化
对图像对比度的分析通常是通过对灰度直方图的分析得到的。直方图是一个二维图形,横坐标为灰度值,通常情况下取值范围是[0, 255],其中0表示最暗,255表示最亮;纵坐标是对应灰度值的像素点的个数。
对于较暗的图像,灰度分布集中在直方图左侧(灰度较低一侧);较亮的图像则集中在右侧。对比度低的图像,直方图分布较窄;而对比度高的图像,灰度分布比较均匀,并且动态范围较宽,即尽量占满所有的灰度级。比较常用的对比度增强方法是直方图均衡化(HE),以及基于该算法的各种改进。
HE(Histogram equalization)就是利用累积密度函数(CDF),将输入图像的灰度映射至整个动态范围。我们在CDF的基础上定义映射函数,
输出图像的直方图均衡化Y={Y(i,j)}表示成:
其中,X0表示最小亮度,XL-1表示最大亮度,灰度范围是[0, L]。
图11给出了原始图像和经过HE处理后图像的直方图对比。容易看出,经过HE处理后,直方图的分布均匀化了。由此可以推论,若一幅图像的象素占据了全部可能的灰度级并且分布均匀,则这幅图像具有大的动态范围和多变的灰度层次,也就是说图像的对比度较高[14]。
HE使得灰度直方图的分布平坦化,扩大了灰度的动态范围,在增强图像对比度上效果很好。但是由于它的平坦特性,对于灰度分布过度集中在两端的图像,HE处理后会使得灰度均值大幅度地改变。虽然可以突显细节,但是整体灰度变化太大。
基于HE的改进算法有BBHE(Brightness preserving bi-histogram equalization)[15], RMSHE(Recursive mean-separate histogram equali-zation)[16], DSIHE(Dualistic sub-image histogram equalization)[17],等等。其中,BBHE是以灰度均值为分界点将直方图分成两部分,分别进行HE处理。RMSHE是对BBHE的推广,对分割的部分再进行BBHE处理,分割的次数r可以根据具体要求设定。DSIHE采用的是另一种分割方法,即选取的灰度分界点要保证两个子图中的像素个数接近。
以上的改进算法对保持灰度均值有一定效果。但是由于部分灰度级合并,图像质量不一定很好,尤其是人的皮肤要求很丰富的灰度级别,所以需要通过仿真来选择合适的算法。先锋公司的基于直方图的 Dynamic Range Expander技术就是基于HE算法的。
5 小 结
本文介绍了提高AC PDP对比度的常用技术,包括黑条结构、色彩滤波等结构上的改进,以及改善驱动波形、算法提高对比度等方式。其中黑条结构、色彩滤波对提高亮室对比度有较好的结果,已经被松下、先锋等公司采用;波形对提高暗室对比度比较关键;直方图均衡化不仅可以应用在PDP中,对其他的显示器也同样适用。在实际的PDP产品应用中,通常是由几种增强技术综合应用,以达到最好的对比度增强效果。
摘要：等离子体显示器(PDP)因其大尺寸、高响应速度等优点占据了较大的大屏幕高清晰度电视市场,但是对比度性能作为图像质量的关键技术指标仍有提高的余地。从结构、波形、算法等几个方面介绍了提高PDP对比度的常用技术,包括黑条结构、色彩滤波、改善驱动波形、分割低灰度子场、直方图均衡化等,并分析了它们的优缺点。
对比增强 篇4
1 材料与方法
1.1 一般资料
选取2009年7月至2011年10月在我院进行CT增强扫描的3740例患者。其中男性1942例, 占51.93%, 女性1798例, 占48.07%。患者年龄3个月~85岁, 平均年龄52岁, 其中用碘海醇造影的患者1217例, 用碘佛醇造影的患者1243例, 用碘普罗胺造影的患者1280例。
1.2 方法
所有患者均经肘静脉远距离控制自动压力注射器进行注射, A组使用碘海醇注射液规格:50m L∶17.5g (I) , B组使用碘佛醇注射液规格:50m L∶320mg I/m L, C组使用碘普罗胺注射液 (优维显370) 规格:100m L∶76.89g。检查完成之后观察不良反应发生情况。
1.3 评价标准
不良反应参照说明书药物反应程度标准进行判断, 轻度反应:恶心、呕吐、头晕、咳嗽、结膜充血等;中度反应:皮疹、水肿、轻度支气管痉挛、血压下降和腹痛等;重度反应:重度支气管痉挛、呼吸困难、惊厥、室扑室颤以及休克等[2]。
2 结果
A组发生不良反应患者26例, B组23例, C组21例, 共计70例, 三组发生率比较无明显差异 (P>0.05) , 其中发热25例, 占35.7%, 恶心11例, 占15.7%, 呕吐10例, 占14.3%, 咳嗽8例, 占11.4%, 结膜充血5例, 占7.1%, 头晕5例, 占7.1%, 荨麻疹4例, 占5.7%, 腹痛2例, 占2.9%。轻度不良反应64例, 占91.4%, 重度不良反应6例, 占8.6%。
3 讨论
CT增强扫描是为了对疾病作出更准确的诊断和鉴别诊断, 是一项非常重要的诊断技术, 对比剂的应用提高了病变的检出率, 对病变的定位、性质和程度的鉴别方面有重要作用, 而对比剂不良反应是影响CT增强扫描检查的一个重要原因。对比剂可分为离子型对比剂和非离子型对比剂两种, 非离子对比剂由于有低化学毒性、低神经毒性、全身耐受好等优点, 已经成为各种影像学检查包括CT增强扫描的常用对比剂, 本文选取了我院进行CT增强扫描的3740例患者进行回顾性分析, 患者用碘海醇、碘佛醇、碘普罗胺进行造影, 均为非离子型造影剂, 结果发现仍有70例 (1.87%) 的不良反应发生, 这可能与非离子型不能从根本上解决碘自身引起的特异反应所致。
为了预防不良反应的发生, CT增强扫描检查的护理应包括, (1) 检查前护理:检查前做好健康宣教工作, 以热情的工作态度对待患者, 介绍检查的注意事项及检查的意义, 使患者对CT增强扫描检查有良好的认识, 防止患者出现紧张和焦虑情绪。目前, CT增强扫描仍为碘制剂静脉推注, 碘制剂用药前均须做碘过敏试验。我们在做碘过敏试验前, 都需要患者在协议书上签字。签字前护理人员要轻松、自然地和患者交流, 仔细询问患者既往史, 是不是高敏体质, 是不是有碘过敏史, 甲状腺功能, 肝、肾功能情况, 要严格掌握使用碘造影剂的适应证和禁忌证, 避免高危患者出现不良反应。有的患者得知检查尚须签字时, 首先想到的是有一定的危险性, 或自身可能会有严重的疾病, 顾虑较多。作为护理人员就有必要为患者及家属做好解释工作, 告知所用的造影剂显影效果好, 付作用低, 安全可靠, 调整好心态就会减少不良反应的发生。并为其创造一个安全舒适的环境, 备好各种抢救药品及器械, 做到有备无患。 (2) 检查中护理:推注药物前, 再次询问患者有无不适, 并强调检查中推入药物时可能出现的机体不适应感觉, 如果身体有一种发热感属于正常反应, 嘱患者不要紧张, 属于一过性的, 大约几分钟就会症状消失, 在没有明显不适的情况下不要随便示意停机, 以免延误最佳扫描时机。如感觉有皮肤瘙痒或感觉呼吸困难等不适要及时停止检查, 对症治疗, 防止病变加重。一旦出现休克、肺水肿等严重不良反应时要立刻停止静注造影剂, 保留静脉通道进行抢救。 (3) 检查后护理:检查完毕, 留针15~20min, 患者无不适反应再拔针, 嘱患者多喝水, 可以使造影剂尽快从体内排出, 减少不良反应发生[3,4]。经调查, 大多数患者表示通过护理人员的耐心解释, 懂得了一些关于增强的知识, 思想上轻松了很多, 没有想象的可怕, 精神状态恢复良好。
4 小结
在CT增强扫描中, 对比剂的应用提高了病变的检出率, 对提高诊断准确度有着很大作用, 但是对比剂因为含碘自身引起的特异性反应又是在所难免, CT室护理人员采取谨慎有序的护理干预, 消除患者恐惧心理, 减少或减轻了患者的不良反应, 保障了CT增强扫描工作的顺利进行, 提高了图像的质量, 让患者满意度明显增高, 在放射科护理工作中具有重要意义。
摘要：目的 探讨不同对比剂在CT增强扫描中的不良反应对比及其护理。方法 选取2009年7月至2011年10月在我院进行CT增强扫描的3740例患者进行回顾性分析, 患者用碘海醇、碘佛醇、碘普罗胺进行造影, 按造影剂不同分别分为A、B、C三组。观察患者不良反应发生情况, 并且针对不良反应进行护理改进。结果 所有患者中发生不良反应70例, 轻度不良反应64例, 占91.4%, 重度不良反应6例, 占8.6%。结论 CT增强扫描时非离子型对比剂引起多为轻度不良反应, 需要加强护理措施预防不良反应发生。
关键词：对比剂,CT增强,不良反应,护理干预
参考文献
[1]凌蓉.CT增强扫描对比剂不良反应的预防及护理要点[J].医学信息, 2011, 24 (5) :2667.
[2]黄小玲, 盘顺平, 王春菊, 等.两类对比剂在CT增强扫描中不良反应的观察及护理[J].现代临床护理, 2009, 8 (9) :35-36.
[3]江水.碘对比剂在CT增强扫描中不良反应的预防和护理[J].临床合理用药, 2010, 3 (24) :57.
一种低对比度红外图像增强方法 篇5
图像增强是图像处理领域中一项重要技术,主要工作是去除图像中的噪声和增大图像中目标与背景对比度,使原本看不清楚的图像变得清晰,方便对目标观察和识别处理。随着计算机技术的发展,图像增强技术发展十分快速,算法也越来越复杂。图像增强通常是根据其噪声特征选择小波变换和卡尔曼滤波等算法去除噪声复原图像[1,2,3,4],再用自适应均衡、对比度增强等算法提升图像视觉效果[5,6]。
海军靶场被测目标不仅距离远,而且是高速运动的。受本身光学系统及大气传输等影响,红外测量装备得到的图像中目标与背景反差很小。目标越远其亮度就越低,噪声幅值相对增加,靶场试验时经常出现目标被淹没在噪声里的情况。为了更好地观察和后续目标识别处理工作,需要进行图像增强。海军靶场红外图像的增强需要针对图像自身特点进行相应处理。
1 图像增强方法
图像增强方法[7]一般分为空间域和频率域两大类。空间域方法主要是在空间域中对图像像素灰度值进行运算处理。频率域方法是在图像的某种变换域中(通常是频率域中)对图像的变换值进行某种运算处理,然后再变换回空间域。常用的图像增强方法有灰度修正、图像平滑、中值滤波、图像锐化和伪彩色编码等。
1.1 灰度修正
灰度修正是使图像在空间域中增强的简单而有效的方法,通常根据图像不同的降质现象而采用不同的修正方法,常用方法有以下3种:
① 针对图像成像不均匀(如图像半边暗半边亮)而对图像逐点进行不同程度的灰度级校正,目的是使图像灰度均匀;
② 针对图像某部分或整体曝光不足而进行灰度级校正,目的是增加图像的灰度对比度;
③ 直方图修正能使图像具有期望的灰度分布,从而有选择地突出所需要的图像特征。
1.2 图像平滑
图像平滑主要目的是减少图像的噪声,一般情况下,在空域内可以用领域平均来减少噪声,在频率域,由于噪声频谱通常多在高频段,可以用各种形式的低通滤波的办法来减少噪声。
图像平滑一般是用一点和周围几个点的运算(通常为平均运算)来去除突然变化的点,从而滤掉一定的噪声,平滑处理会使图像有一定程度的模糊。
1.3 中值滤波
中值滤波在一定条件下可以克服线性滤波器带来的图像细节模糊,而且对滤除脉冲干扰及图像扫描噪声最为有效,但是对于一些细节多,特别是点、线、尖顶细节多的图像不宜采用中值滤波。
中值滤波一般采用一个含有若干个点的滑动窗口,用窗口中各点灰度值的中值来替代指定点(一般是窗口的中心点)的灰度值。滑动窗口元素个数是奇数时,中值是指灰度值按大小排序后,中间的数值;是偶数时,中值是指灰度值按大小排序后,中间2个元素灰度值的平均值。
1.4 图像锐化
图像锐化处理的目的是使模糊的图像变得更加清晰起来。图像的模糊实质就是图像受到平均或积分运算造成的,因此可以对图像进行逆运算如微分运算使图像清晰化。从频谱角度来分析,图像模糊的实质是其高频分量被衰减,因此可以用高通滤波操作使图像清晰。图像锐化一般有2种方法:微分法和高通滤波法。图像锐化处理要求图像必须有较高的信噪比,因为锐化处理会降低图像的信噪比,当图像的信噪比不够高时,锐化处理就会使噪声的增加大于信号,因此进行锐化处理前进行去除或减轻噪声处理。
1.5 伪彩色编码
伪彩色编码是将一幅灰度图像转换成一幅彩色图像。因为人眼对灰度微弱递变的敏感程度远远小于对色彩变化的敏感程度,因此将一幅灰度图像按照特定的彩色编码进行彩色变换,这样就可以看到图像更加精细的结构。进行伪彩色变换时,一般用一个256色的调色板(伪彩色编码表)替换原来图像中的灰度值。
2 靶场红外图像增强
2.1 靶场红外图像的特点
靶场红外测量设备拍摄的目标距离远、红外辐射强度低,目标与背景反差很小。为了能使目标成像,红外热像仪灵敏度调得很高,这就造成了图像信噪比低,如图1所示,图2是图1的灰度直方图。
经分析发现靶场红外图像有以下特点:
① 红外图像像素灰度动态范围不大,没有充满整个空间;
② 图像绝大部分灰度集中在一个很小的区间内,目标与背景的灰度分布范围很接近;
③ 图像中噪点多,背景很不均匀;
④ 图1是连续图像中的一幅,从连续图像中可以看出有背景条纹,单帧图像中背景条纹不明显。
2.2 靶场红外图像增强算法
从靶场红外图像的灰度直方图情况来看,图像增强宜采用灰度修正的方法。但是由于图像的信噪比较低,直接进行灰度修正会使噪声增加很多,影响图像的视觉效果,因此在灰度修正前应尽量减小图像中的噪声。
2.2.1 噪声抑制
噪声依据统计理论观点可分为平稳噪声和非平稳噪声,统计特性不随时间变化而变化的噪声为平稳噪声,统计特性随时间变化而变化的为非平稳噪声。从连续图像的背景条纹可以判断出图像存在稳定噪声,实际图像中噪声是2种噪声的叠加。对靶场红外图像而言,明暗条纹是平稳噪声,单幅图像明暗条纹是被非平稳噪声所掩盖,因此单幅图像的条纹不明显。
多幅图像的非平稳噪声能用统计平均的方法去除,而单幅图像只能用平滑、滤波等方法进行抑制。靶场红外热像仪记录的是连续图像,因而可以用统计平均的方法去除非平稳噪声,得到只带有平稳噪声的图像,如图3所示。
分析图3,所选图像除目标外均是海洋或天空,因此背景图像应该是均匀的,但是图3有背景条纹,这条纹就是噪声。这种噪声可以运用图像运算的方法去掉这种噪声,具体步骤如下:
① 在图3中取没有目标和字符的50行图像,计算每列取平均值,得到一行修正数据;
② 计算修正数据的平均值;
③ 计算图像中的每行像素灰度逐点减去修正数据后,再修正数据的平均值;
④ 更新显示图像。
图像经上述方法去除背景噪声后,噪声分布均匀了,观察连续图像也看不出任何条纹,这说明稳定噪声被消除了。此时图像噪声属于白噪声,再消除噪声就要牺牲图像清晰度。图1消除背景噪声后效果如图4所示。
2.2.2 灰度修正
灰度修正[8,9,10,11]主要目的是提升图像的视觉效果。灰度修正通常采用直方图均衡修正算法,由于图中的噪声与目标幅值非常接近,用该方法修正后图像视觉效果不理想。根据图像灰度分布均为集中的特点,采用区间灰度拉伸的方法,取得了较好的视觉效果。图1经图像增强后最终效果如图5所示。
与图1进行比较,图5中没有背景条纹,而且目标及海天交界线都比图1清晰明显,图5视觉效果提升明显。
2.3 算法适应性考察
为了考察所采用算法的适应能力,选取了另外一幅对比度较低的图像,如图6所示,图增强后的图像如图7所示。图6中的模糊暗目标和海天分界线经过增加后,在图7中能明显地分辨出来。
3 结束语
光学成像系统的探测器灵敏度调得很高时,会产生了较强的噪声,这种噪声是由各个像元及其处理电路的不一致性造成的,因而有一定的规律性。在对海军靶场红外图像进行增强处理时,首先选择背景均匀的若干幅图像进行统计平均计算得到背景噪声图,再对图像逐点进行灰度修正消除背景噪声,最后进行灰度修正提高图像视觉效果。该算法有效地解决了靶场现有低对比度红外图像增强问题,增强后的图像视觉效果显著提升,便于对目标的识别、测量等后续处理,对于其他低对比度图像的增强处理有一定的借鉴意义。
摘要：简要介绍了图像增强方法,分析了海军靶场红外图像的特点,并提出了相应去除噪声和图像增强方法。海军靶场红外图像具有动态范围小、噪声多、对比度低的特点。在图像增强处理时,将多幅背景均匀的红外图像进行统计平均得到背景噪声,通过图像点运算消除背景噪声,用灰度修正的方法完成图像增强处理,取得了较好的图像视觉效果。用该算法对靶场现有低对比度图像进行增强处理取得了较好的结果,验证了算法的有效性。
关键词：红外图像,图像增强,灰度变换
参考文献
[1]袁丽英,孙莉莉.基于小波线性最小均方误差的红外图像去噪[J].哈尔滨商业大学学报(自然科学版),2012(4):439-443.
[2]赵文强,李斌,叶春明.基于自适应小波变换的红外图像增强算法研究[J].舰船电子工程,2012(6):49-50.
[3]刘涛,徐卫昌,唐涛,等.小波变换在热波检测图像增强中的应用[J].激光与红外,2012(6):709-712.
[4]刘涛,赵巨峰,徐之海,等.基于卡尔曼滤波的红外图像增强算法[J].浙江大学学报(工学版),2012(8):1 534-1 539.
[5]张海朝,完颜丹丹,孙士保,等.一种自适应红外图像增强算法[J].兰州理工大学学报,2012(3):102-106.
[6]陈小波,鲁新平,张升斌.一种基于高斯混合模型的红外图像自适应均衡和对比度增强算法[J].重庆理工大学学报(自然科学版),2012(8):46-53.
[7]何斌,马天予,王运坚,等.Visual C++数字图像处理[M].北京:人民邮电出版社,2001:78-155.
[8]王才子,孙士保,段建辉,等.基于人眼视觉的红外图像广义直方图增强算法[J].合肥工业大学学报(自然科学版),2012(9):1208-1211,1292.
[9]邵涛,夏寅辉,于繁迪,等.大视场红外图像的直方图增强算法研究[J].激光与红外,2012(8):965-968.
[10]顾建雄,刘振来,张志荣.一种新的基于灰度冗余的红外图像均衡技术[J].河西学院学报,2011(5):66-71.
对比增强 篇6
关键词：增强超声,CT,肾癌
肾癌是肾脏最常见的原发性恶性肿瘤, 占肾脏原发性恶性肿瘤的80%~90%[1]。术前准确的诊断分期对治疗方法选择及患者预后至关重要。目前肾癌的临床诊断方法主要为超声、CT、MRI等影像学检查, 其中超声因其简便无创而成为主要方法, 但常规二维灰阶超声及彩色多普勒超声造影对肿瘤定性诊断的准确性有限。超声造影是检测组织血管的一超声检查模式, 近年来逐渐被应用于肾脏良恶性病灶的鉴别诊断中。本研究回顾性分析68例肾癌患者临床资料, 探讨对比增强超声造影对肾癌术前分期的临床诊断价值, 为临床诊断肾癌提供准确有效的方法。报道如下。
1 资料和方法
1.1 一般资料
选取2014年5月~8月我院收治的肾肿瘤患者108例, 均经手术或穿刺活检获得明确病理学诊断。排除标准: (1) 伴多处远处转移, 无法手术治疗者; (2) 仅完成CT及对比增强超声造影两种检查中的一种; (3) 肾囊肿患者。108例患者中68例为肾癌, 其中男47例, 女21例;年龄22~76 (46.6±13.1) 岁;病灶直径1.5~11.7 (4.6±2.1) cm;肾透明细胞癌49例, 乳头状肾癌7例, 颗粒细胞肾癌5例, 混合细胞肾癌7例。40例为良性肿瘤, 年龄24~75 (39.8±15.7) 岁;病灶直径1.0~10.5 (4.3±1.9) cm;肾脏血管平滑肌脂肪瘤12例, 肾柱肥大或其形态结构异常22例, 肾脏错构瘤6例。
1.2 方法
108例患者术前均行螺旋CT及对比增强超声造影检查。
1.2.1 CT检查
仪器使用16层螺旋Philips CT机检查。患者检查前禁食8h, 检查前O.5~1h口服3%泛影葡胺1000ml充盈胃肠道。先行肾脏平扫, 仪器参数为层厚5mm, 螺距1.5。后行冠状面、矢状面及曲面的图像重建, 多方位观察病变和周围组织的关系。
1.2.2 对比增强超声造影检查
使用意大利Bracco公司超声造影剂声诺维作为微泡造影剂, 造影微泡为磷脂微囊的六氟化硫, 平均直径2.5μm。使用前注入生理盐水5ml, 震荡混匀后抽出2.4ml经肘部浅静脉团注。仪器采用Acuson Sequoia 512超声仪, 配备CPS成像技术, 选用4Vl探头, 频率设置为2.0~5.0MHz。在经腹超声检查基础上进入Cadence造影模式, 调节图像至CA状态, 探头输出功率为-15~-2l-d B, MI为0.18~0.35, 按图像自动优化键, 选用19G注射针于患者右上臂肘静脉内快速注入已配置、振摇后的微泡造影剂2.4ml, 开始同步记时和图像动态存储备在机分析。在注射造影剂同时启动超声仪内置计时器, 实时观察病灶区域的灌注及回声强度动态变化情况。
1.3 肾癌分析标准
采用Robson分期标准:Ⅰ期:肿瘤位于肾实质内, 表面光滑, 肾周脂肪层清楚;Ⅱ期:肿瘤侵入肾周围脂肪, 但仍局限于肾周围筋膜内;Ⅲa期:肿瘤侵犯肾静脉或下腔静脉;Ⅲb期:区域性淋巴结受累;Ⅲc期:同时累及肾静脉、下腔静脉、淋巴结;Ⅳa期:肿瘤侵犯除肾上腺外的邻近器官;Ⅳb期:肿瘤远处转移。
1.4 观察指标
以手术病理结果为诊断金标准, 分别计算CT、对比增强超声造影诊断结果的敏感性、特异性、准确性及两者在肾癌分期诊断的准确性。
1.5 统计学处理
采用SPSS 13.0软件分析数据。计数资料采用χ2检验, P<0.05。
2 结果
2.1 两种方法检查结果比较
超声造影检查中, 108例患者中89例一次显影成功, 另19例患者因屏气配合不佳或造影切面不合适进行第二次检查后均得到满意的造影动态图像。见表1。
2.2 两种方法敏感性、特异性、准确性比较
对比增强超声造影检查结果的敏感性、特异性及准确性均高于CT检查结果, 差异具有统计学意义 (P<0.05) 。见表2。
2.3 两种方法分期准确率比较
68例肾癌患者中, CT检查分期准确率为76.47%, 对比增强超声造影分期准确率为89.71%, 两组比较, 差异具有统计学意义 (P<0.05) 。见表3。
3 讨论
肾癌是典型的富血供肿瘤之一, 彩色多普勒血流显像技术可较为准确地评价肾肿瘤患者肾动脉血流参数和肾脏肿瘤形态及内部血流分布情况, 具有较高的临床实用价值[2]。对比增强超声造影是在超声造影剂及造影成像技术上发展起来的一种新型检测手段。其可实时、连续、动态地观察肿瘤内血流灌注情况, 进一步提高了临床诊断的准确率。
肾脏具有恶性肿瘤微血管无限生长的特性, 大多数恶性肿瘤在肿瘤外周和内部有大量侵袭性毛细血管形成, 超声造影能够使肾脏和肿瘤微血管血流灌注的显示增强[3]。检查过程中, 造影剂通过外周静脉注入血液循环, 微气泡与毛细血管内的红细胞充分接触, 形成许多血液气泡界面, 从而改变超声波与基本组织间的基本作用, 增强全身血池的超声信号, 提高回声的信噪比[4], 从而提高肿瘤的显示。此外, 超声造影也可提高对小肿瘤或血流速度慢血管的检出敏感性[5]。本研究结果显示, 对比增强超声造影检查结果的敏感性、特异性、准确性及分期准确率均明显高于CT检查结果。
综上, 对比超声造影诊断肾癌具有较高的灵敏度、特异度及准确率, 明确肾癌术前分期, 具有较高的临床指导意义。
参考文献
[1]张华, 赵玉珍.肾细胞癌血管生成的临床进展研究[J].中华超声影像学杂志, 2003, 12 (3) :172-173.
[2]尹乇成, 张希平, 阎瑞玲.多普勒超声在肾肿瘤中的应用[J].中国超声医学杂志, 2003, 8 (5) :274-275.
[3]杨斌, 傅宁华, 葛京平, 等.超声造影对肾细胞癌的I临床诊断价值探讨[J].临床泌尿外科杂志, 2008, 23 (6) :432-434.
[4]王知力, 唐杰, 李俊来, 等.肾细胞癌超声造影与血管生成的相关性研究[J].中国医学影像技术, 2007, 23 (2) :236-238.
一种基于EMD的对比度增强方法 篇7
通过X射线检测的图像对比度低且图像中存在较大的背景起伏, 这是缺陷提取困难的主要因素。因此图像对比度的增强能够有效地改善X射线图像的外观, 使处理后的图像比原始图像更适于人眼的视觉特性或机器的识别。对比度是指被检试件厚度或密度变化引起胶片黑度或数字图像亮度的变化差异。增强图像的对比度实际就是增强图像的反差, 使图像细节明显, 层次分明, 以便从射线图像中获得更多的信息。对比度增强技术可分为空域增强和变换域增强两种, 从实施增强算法的区域划分, 又可分为局部增强和整体增强, 一般的对比度增强算法都是既可用于整体增强, 也可用于局部增强[1]。
1灰度拉伸法
灰度拉伸的原理是增加原图中整体或局部的灰度的动态范围。当原始图像受图像采集装置的限制而导致大部分的灰度集中于某个狭小的区域时, 灰度拉伸几乎是对其进行预处理的唯一方便有效的手段。灰度拉伸有线性拉伸和非线性拉伸两种, 其中线性拉伸的映射关系为:
D0=f (D1) =aD1+b 。 (1)
式中: D0——灰度拉伸后图像的灰度;
D1 ——原图像灰度值;
a、b ——线性拉伸的参数。
参数a、b的选择直接影响图像增强的效果, 若a>1, 输出图像的对比度增强;若a<1, 输出图像的对比度减小;当a=1时, 与原图像相比, 输出图像的亮度得到提升 (b>0) 或降低 (b<0) 。
非线性拉伸可根据其对中间部分灰度级的运算作进一步的分类, 一类是为增加中间部分的灰度级, 另一类则是为减小中间部分的灰度级, 即:
D0=C· (DM-D1) +D1 。 (2)
式中: C——对中间部分的变换程度, C>0, 中间灰度范围增加, C<0, 中间灰度范围减少;
DM ——最大灰度级。
2直方图均衡化和直方图修正法
当灰度分布集中于某一区域而导致图像对比度很弱时, 用灰度拉伸方法效果不太明显, 此时可采用直方图均衡化。直方图均衡化是基于统计的方法, 把原始直方图变成均匀分布的形式, 拉大像素灰度值的动态范围, 从而增加整体对比度。
直方图均衡化对具体增强效果的控制不太方便, 而直方图修正可以把直方图变为某种特定的形状, 有选择地增强某个灰度值范围内的对比度[2]。直方图修正较均衡化更为复杂, 大体包括3个步骤:①对原始直方图进行灰度均衡化;②规定需要的直方图, 并计算能使规定的直方图均衡化的变换;③将第一个步骤得到的变换反转回去, 使原始直方图对应映射到规定的直方图。
3基于EMD的对比度增强方法
上述的方法都是基于特征的对比度增强方法, 主要用于减少光照不均匀引起的图像降质, 因此它没有充分考虑图像的空域局部特性, 在局部对比度增强效果上不能令人满意。同时考虑到X射线图像不可避免地受到散射的影响, 这部分散射噪声加上系统噪声造成了射线图像的模糊, 减弱了图像的对比度。因此, 针对低对比度X射线图像的固有特点, 我们需要寻求一种局部特征分析较好并能有效地去除系统以及散射噪声而引起的图像对比度下降的方法。
经验模式分解方法 (Empirical Mode Decomposition, EMD) 是1998年由Norden E.Huang等人提出的一种分析非线性、非平稳时间序列的新方法。它是在深入分析瞬时频率的基础上, 根据信号本身的局部特征时间尺度, 将复杂的信号函数分解为若干个内蕴模态函数 (Intrinsic Mode Functions, IMF) 分量和一个余项。这些基本模式分量是完备的且是正交的, 每一个内蕴模态函数分量的频率成分随信号本身变化而变化, 反映了信号的局部特征信息。EMD方法具有良好的局部分析和细化信号能力, 因此, 本文提出了基于EMD的对比度增强方法。下面首先引入EMD的基本原理[3]。
3.1 经验模式分解的基本原理
经验模式分解中首先定义了内蕴模态函数分量, IMF需要满足以下两个条件:①在整个信号长度上, 极值点和过零点的数目必须相等或者至多只相差一个;②在任意时刻, 由极大值点定义的上包络线和由极小值点定义的下包络线的平均值为零, 也就是说信号的上、下包络线对称于时间轴。第一个条件是明显的, 它对应于传统的高斯正态平稳过程的窄带要求;第二个条件是一个新的观点, 它是通过对传统上需要全局满足的条件进行修正而得到的, 对于瞬时频率来说, 是必要的, 它克服了由于不对称波形引入的不必要的波动现象。
Huang所介绍的EMD方法, 不同于其他的信号处理方法, 这种新方法是直观的、直接的和自适应的, 它不需要预先设置基函数, 在分解过程中, 基函数直接从信号本身产生, 因此, 这种方法对信号的类型没有特别的要求, 特别适合于非线性和非平稳信号的分析。这种方法具有正交性和完备性, 分解后的各分量之和就是原信号, 在信号分解中不会损失原信号。通过信号的特征尺度就可以区别出不同IMF, 且每一个IMF都是相互独立的, 多个IMF彼此叠加, 从而构成了各种复杂信号。所以EMD方法的本质就是将信号分解为若干个IMF之和, 不同的IMF具有不同的特征尺度, 从而有利于我们对信号进行更为细致的分析[4]。
对于EMD方法的基本公式在文献[4]中都已经做了详细的介绍, 本文就不再具体说明了, 在这里仅给出EMD方法的算法实现流程图, 如图1所示。
对于给定的信号f (t) , 筛分过程算法描述如下:
(1) 初始化residue=f (t) ;residue称为余项。
(2) 对residue确定局部极大值和极小值点, 用三次样条插值得到极大值包络max (t) 及极小值包络min (t) , 并求出均值包络meanundefined。
(3) 当mean (t) 不等于0时, 将信号residue-mean (t) 经停止准则输送至筛分过程。
(4) 重复 (1) ～ (3) , 直至mean (t) =0。
此时, 得到的residue就是IMF, 至此一个筛分过程完成。
3.2 基于EMD的对比度增强原理
从上面的分析看出, EMD方法类似于频率滤波器的特性[5], 所以本方法既能提出信号中各频率分量, 也可以得出剔除某一频率分量后的余项。有鉴于此, 本文利用噪声信息通常处于信号的高频部分这一特征, 通过EMD分解投影信号, 剔除噪声比较活跃的高频分量 (即低阶IMF) 后, 对剩余的低阶IMF分量进行加权增强, 对高阶IMF分量进行加权削弱, 拉大高频与低频分量之间的反差, 以达到对比度增强的目的。其实现步骤如下:
(1) 信号经EMD分解, undefined余项。
(2) 剔除噪声比较活跃的低阶IMF分量IMF1～IMFn, 得到新的信号undefined余项。
(3) 进行高频分量加权增强, 以及低频分量加权削弱, 拉大高频与低频分量之间的反差, 得到:
undefined余项 。 (5)
其中:A>1, B<1。得到的f″ (t) 即为对比度增强后的新信号。
4几种对比度增强方法比较
图2给出了原始图像及用上述几种方法处理的结果图, 从图2中, 我们可以看出, 对于X射线图像, 常规的非线性拉伸以及直方图均衡化方法在大量的噪声情况下变得不再适用, 而基于EMD的对比度增强方法效果较好, 能够明显地提高X射线图像的对比度。
5结束语
本文在分析了常用对比度增强方法的基础上, 结合系统噪声和散射对X射线图像对比度的影响, 提出了基于EMD的对比度增强方法。实验结果表明该方法具有较好的局部对比度增强效果, 适合于局部对比度过小的缺陷提取。
摘要：针对低对比度X射线图像的增强和缺陷检测问题, 结合X射线图像的特点, 分析了影响X射线质量的因素, 提出了一种基于EMD的对比度增强方法。
关键词：X射线检测,低对比度,缺陷提取,EMD
参考文献
[1]Segal Y, Gutman A, Fishman A, et al.Point spreadfunction due to neutron scatter in thermal neutronradiography of aluminum, iron, zircalloy andployethylene objects[J].Nuclear Instrument&Methods, 1981, 197 (1) :557-562.
[2]中国机械工程学会无损检测分会.射线检测[M].北京:机械工业出版社, 1997.
[3]Vicente F G.Experimental determination of theconvolution kernel for the study of the spatial responseof a detector[J].Med Phys, 1998, 25 (2) :202-210.
[4]Huang N E, Shen Z, Long S R, et al.The empirical modedecomposition and the Hilbert spectrum for non-linearand non-stationary time series analysis[J].Proceedingsof the Royal Society of Longdon, Series A, 1998, 454:903-995.
对比增强 篇8
恩格斯曾说过:“你只有将本族语同其他语言进行比较, 你才能真正懂得自己的语言。” (You should know your own language only if you compared it withother languages.) 而要想真正懂得英语, 也只有将其与自己的母语进行比较, 才能学好这门语言。汉语与英语的诸多差异不仅不该构成学习英语的障碍, 恰恰相反, 完全可以“为我所用”, 变“障碍”为“桥梁”。如果英语教师对自己的母语特点能从语言学的角度了如指掌, 那么, 英语教学就会如鱼得水、如虎添翼。实际上, 以汉语为母语的中国学生, 尤其是向成熟年龄段迈进的大学生或成人学员, 在学习英语的过程中无法不受母语的“干扰”, 与其消极地防范母语的所谓“干扰”, 倒不如变被动为主动, 积极利用母语, 发挥她的“先导作用”。多年前, 外语界泰斗之一许国璋教授在一次座谈会上坦言, “我不敢说我说英语时完全不用汉语思维” (1988年中美语言文化比较研究讲习班) 。可见, “与母语一刀两断”的主张实际上在英语教学中是很难建立起来的一种“乌托邦”式的王国, 在以汉语为母语的中国学生面前不得不败下阵来。
二、母语正迁移作用
教育心理学原理指出, 迁移是一种学习中习得的经验对其他学习的影响, 即一种学习
对另一种学习的影响。迁移现象广泛存在于学习过程之中, 因为新的学习总是建立在原有学习基础之上的。迁移有正负之分。行为主义学习理论认为, 当母语的表达形式与目的语相同、相似时, 有助于目的语学习习惯的形成, 会促进学习, 学习者学习起来比较轻松容易。母语对目的语学习的这种积极作用被称为正迁移。教育工作中常说的“为迁移而教”, 就是指正迁移在教学中的应用。因此, 在学外语时, 通过对比可以利用两种语言的相同或相似点, 促成正迁移, 加快对目的语的理解和掌握;通过对比还可以找出两种语言的差异, 克服干扰, 消除负迁移。
三、对比意识在发挥母语正迁移作用促进英语教学中的具体运用
(一) 对比意识在英语语音教学中的运用
汉语拼音的许多发音都与英语中的部分发音相近, 而汉语拼音又是学生们学习语言的基础, 利用英汉语音正迁移的规律对比着学习单词应该不失为一个好的认读、记忆单词的方法。随着年级升高, 学生的自主认知单词的能力就越高。在掌握了这一方法之后学生更增加了单词认知的兴趣, 不再把记忆单词看成是负担, 而是看成是一种乐趣, 这是一种一劳永逸的单词学习法。语言是有声的, 语言教学首先是以语音形式体现的, 词的发音是学习和记忆一个单词的基础, 学生掌握了发音规律, 学生不仅在拼读新词时会轻松许多, 很自然地就运用语音规律来记忆单词, 而且温习单词或者遗忘单词发音时可以不再需要老师的帮助, 记忆单词就相对容易了, 单词的读音掌握好了, 有助于学生形成语感, 为将来学习英语打下良好的基础。而在英语学习中, 就可以借助汉语拼音正迁移的规律, 通过英汉对比的方式进行音标拼读, 使学生掌握了单词学习的基本方法, 学习积极性也有了一定的改善。也因为有了音标的帮助, 学生的学习效率有了明显提高。虽然很多教育专家认为, 学习英语要彻底摆脱对母语的依赖性, 但我们的英语教学却只能在母语的大环境下进行, 我们的学生也必须在学习母语的同时接受英语教学。因此, 学英语语音, 不可能完全抛开汉语拼音, 我们要巧用汉语拼音的正迁移去辅助英语学习。这样既提高了学生的学习效率, 又为他们后续英语学习提供了更有效、更切实际的方法。
(二) 对比意识在英语词汇教学中的运用
1.汉英利用语音变化构词对比
汉语的语音包括声母、韵母和声调;英语的语音包括辅音、元音和重音。汉、英语音的三要素不同, 利用语音变化构词的特点也就不同。
(1) 汉语的声母变化构词和英语的辅音交替构词, 例如:
汉:校xiào (school) jiào (toproofread) 长cháng (long) zhǎng (grow)
英:close/kleus/亲密的/kleuz/关闭use/ju:s/用途/ju:z/利用
(2) 汉语的韵母变化构词和英语的元音交替构词, 例如:
汉:称chēng (toweigh) chèn (tofit/match) 还hái (still, yet, also, too) huán (togiveback/repay)
英:food/fu:d/食物feed/fi:d/喂养blood/bl∧d/血bleed/bli::d/流血
(3) 汉语的声调变化或重音格式变化构词与英语的重音移动构词
汉:①声调变化构词, 例如:看kān (tolookafter/tend) kàn (tosee/watch) 好hǎo (good/fine) hào (tolike/love)
②重音格式不同构词, 例如:精神 (spirit) 精神 (lively/vigorous) 地道 (tunnel) 地道 (pure/typical)
英:record/rekd/唱片/rikd/记录
present/'preznt/礼物/prizent/出席
2.汉英利用附加构词法对比
(1) 汉英有某种对应关系的前缀构词法比较:
“非∽”:非党non-party非正式informal
“反∽”:反批评counter-criticis反证disproof
“超∽”:超龄overage超现实主义surrealism
“不∽”:不仁道inhuman不结盟non-aligned
“单∽”:单边unilateral单音节monosyllable
(2) 汉英后缀加法构词比较
①“∽子”, “∽儿”, “∽头”和“∽巴”是汉语特有的名词后缀。
②汉语有某种对应关系的后缀比较:
“∽员”:教员teacher海员sailor/seaman
“∽师”:律师lawyer讲师lecturer
“∽者”:读者reader长者elder/senior
“∽手”:水手sailor歌手singer
“∽主义”:主观主义subjectivism修正主义pevisonism
我们在英语教学中指导学生分析单词的构成, 让看似无生命而枯燥无味的单词变得有意义并赋予生命与活力, 这样学生可以免受死记硬背又容易忘记之苦, 从而达到事半功倍的效果。
(三) 对比意识在英语写作教学中的运用
由于迁移现象在写作过程中普遍且重要, 要真正做到“为迁移而教”, 就要求教师在进行英语写作的基本功训练时, 充分利用迁移规律, 积极促进汉语的正迁移, 尽量避免负迁移, 能使学生更有效地掌握汉英两种语言在表达上的异同, 从而准确地接受和运用新的语言知识, 提高英语学习的质量、效率。
1.实行汉英对比, 合理利用正迁移
语言和联想是写作的基础。在英语写作中, 语言包含了词汇及语法等方面。英语词汇多数可用汉语相应的词来表达, 其意义在上下文中完全相等。如一些专有名词:theMilkyWay银河等。学生在记忆这些单词时, 可借助汉语的理解加速掌握。还可以利用汉语中形声字构字法, 指导学生分析英语单词的构成, 进而促进汉语的正迁移。此外, 英语的一些基本句型和汉语有许多相似之处, 这也为运用汉语的正迁移提供了极大的便利。如:
1.S+V eg.Sheisgoing.
她走了。
2.S+V+O eg.MyfatheriswatchingTV.
我父亲在看电视。
3.S+V+IO+DO eg.HeteachesusEnglish.
他教我们英语。
4.S+V+P eg.Sheisamusician.
她是个音乐家。
5.S+V+O+C eg.Weaskedhimtogetupearly.
我们叫他早点起床。
在教学中使用汉语引导学生进行分析对比, 挖掘词汇的不同文化内涵, 揭示两种语言之间的联系和区别, 充分利用汉语的正迁移, 提高英语写作水平。
2.扩大汉语语言输入, 强化正迁移
学生写作最大的困惑就是不知写什么。叶圣陶曾经说过, “训练学生写作, 必须注重于倾吐他们的积累”。积累正是我们强调的语言输入。因此, 良好的汉语语言知识积累是英语写作输出进步的推力。加强汉语的语言输入, 能在英语的写作过程中能帮助学生更深入地理解作文标题。因此, 可以通过阅读文学著作及评论, 提高学生的鉴赏力;通过阅读说明文、议论文, 学习它们的写作及思维模式。此外, 还能通过观看电影、电视或收听广播的形式, 来获取不同领域的最新汉语语言信息。这些积累使学生在写作中增加所必需的语言知识、提高篇章构建技巧。通过阅读, 可扩大和强化学生的语言输入, 扩展学生的隐性语言知识, 强化汉语正迁移在英语写作中的作用, 才能写出主题挖掘深入、选材新颖、立意独特的好文章。
(四) 对比意识在文化英语教学中的运用
1.让学生多背诵以母语文化为素材的英语篇章
第二语言初学者先接触以母语文化为背景的语言材料更易于消化吸收。比如, 中国当今外语界的佼佼者很少没背诵过英文版的有关长城、长征乃至《毛泽东诗词》的。有了这一步作铺垫或过渡就更易于向莎士比亚、狄更斯、马克·吐温等西方的名人名作进军。毋庸置疑, 以西方文化背景为主的语言材料非常重要, 但不能绝对化。中国学生不能只是被动地吸收西方的先进的文化, 同时更要树立主动地向世人“输出”中国传统文化的潜意识。因为唯有“民族的”才是“世界的”。因此, 英语教育家H·G戈里斯科娃说:“外语教学需要考虑学生的本族语”不无道理。
2.编写或选用有中国文化内涵的英文教材
英语教材可以而且应该借鉴中国传统文化教育中的某些经典读物的编写思路诸如《三字经》《千字文》《论语》等, 把当代学生最想让西方人知道的有关中华民族的人物、思想、成就等作为框架, 用地道的英语将其系统地编织起来。同时把同中国最有可比性的西方文化精品吸收进来。比如, 可以把莎士比亚 (1564-1616) 同汤显祖 (1550-1627) 两位杰出剧作家的作品进行对比;也可以进行非共时的对比, 把中国的女诗人李清照 (1084-1155) 的《声声慢》同美国女诗人E狄金森 (1830-1886) 的《我已两次失去友人》作为一个单元来学, 有意使中西文化交融或“碰撞”, 这样有助于点燃学生的思想火花。
四、结语
深入了解本民族语言的特点、特性, 加强其语言结构、思维方式等方面的对比研究才能做到“知己知彼”。例如, 从语言结构方面讲, 汉语的句子重意合, 主要靠词序、语义的关系来表达, 而英语的句子靠形合, 比较注重句子结构的完整和逻辑的合理。另外, 通过中西两种不同思维方式的对比, 我们就会发现, 汉人的思维习惯往往是整体把握, 从大到小;而西方人习惯形式分析, 由小到大。总之, 增强对比意识的目的是为了充分发挥母语的正迁移作用, 促进英语教学, 让学生提高英语的综合运用能力。
摘要：母语正迁移在英语教学中的积极作用应该越来越受到广大英语教学工作者的重视, 而不断增强两种语言的对比意识已成为发挥这种作用的最有效手段。本文即针对此精辟地提出了对比意识在发挥母语正迁移作用来促进英语教学过程中的几种方法, 为教师进一步研究对比语言学和母语正迁移作用的关系打下了实践基础。
关键词：对比意识,母语正迁移作用,英语教学
参考文献
[1]教育部人事司.高等教育心理学[M].北京:高等教育出版社, 1999.
[2]刘毅.英语语法宝典[M].北京:北京师范大学出版社, 1993.
[3]寮菲.第二语言习得中母语迁移现象分析[J].外语教学与研究, 1998, (2) :60-61.
[4]林大津.论英汉语比较研究的方法和途径[A].英汉语比较与翻译.上海:上海外语教育出版社 (4) , 2002:77-85.
[5]潘文国.汉英对比纲要[M].北京:北京语言文化大学出版社, 1997.
[6]秦裕祥.英语语法专题研究[M].长沙:湖南师范大学出版社, 1999.
[7]苏留华.母语迁移对第二语言学习的影响[J].北京第二外国语学院学报, 2000, (4) :47-49.