一种用于医疗图像存储的图像压缩方法

1.本技术涉及图像处理领域，具体涉及一种用于医疗图像存储的图像压缩方法。


背景技术：

2.医院就医的人数多，往往会产生大量的医疗影像，如此多的医疗影像对数据的压缩传输保存有了非常高的要求，海量的医疗影像存储往往成为医院迫切需要解决的问题之一，而医疗影像存储质量关乎患者的人身健康，因此如何在保证相关数据质量的前提之下提高存储效率是目前继续解决改进的问题之一。
3.当前相关技术的研究多是针对整体图像的压缩方式进行改进，或是基于模板匹配的相关压缩方式，智能化程度不强，不能够根据图像特性进行智能化压缩。
4.本发明根据医疗影像的特点，划分出医疗影像中的重点区域和次重点区域及无关区域，将重点关注的区域无损压缩保存，无关区域采用部分保存的方式，极大的提升了医疗影像的压缩效率，同时保证了关键有效信息的完整保存，实现医疗影像的高效压缩处理。


技术实现要素：

5.本发明提供一种用于医疗图像存储的图像压缩方法，解决医疗影像压缩效率低、不够智能化的问题，采用如下技术方案：采集医疗影像图，提取出医疗影像图的感兴趣区域；根据感兴趣区域的每个边缘像素点与其八邻域像素点的灰度差和方差得到感兴趣区域的每个边缘像素点的邻接性；利用感兴趣区域每个边缘像素点的邻接性判断该边缘像素点是否需要扩大；若边缘像素点需要扩大，则将该边缘像素点向外扩一个像素，将外扩后外相邻像素点作为新的边缘像素点；获取新的边缘像素点的邻接性，利用该邻接性判断新的边缘像素点是否需要扩大，依次迭代，得到感兴趣区域的扩大区域；利用扩大区域像素点灰度值和感兴趣区域像素点灰度值及剩余区域像素点灰度值得到扩大区域的联合方差和剩余区域的联合方差；根据扩大区域的联合方差和剩余区域的联合方差计算出剩余区域中的随机区域所占的比例；根据随机区域在剩余区域中所占的比例得到剩余区域中的随机区域；使用掩模算法分别获取感兴趣区域、扩大区域及剩余区域中的随机区域、剩余区域中的其他区域的小波系数；依次根据感兴趣区域、扩大区域及剩余区域中随机区域、剩余区域的其他区域的小波系数进行嵌入式零树小波编码，完成医疗图像压缩。
6.所述每个边缘像素点的邻接性的计算方法为：计算边缘像素点的八邻域像素点的灰度值均值；
计算边缘像素点的八邻域像素点灰度值相对于灰度值均值的方差；计算边缘像素点灰度值和八邻域像素点的灰度值均值的差值；将差值和方差之和作为边缘像素点的邻接性。
7.将需要扩大的边缘像素点向外扩一个像素的同时要保证外扩后得到的新的边缘像素点在扩大距离范围内，扩大距离范围的计算方法为：获取感兴趣区域面积占图像整体面积的百分比；获取当前需要扩大的边缘像素点坐标，定义向外扩大后得到新的边缘像素点坐标为，则将和之间的距离作为扩大距离；则扩大距离的范围为：，为常数。
8.判断边缘像素点是否需要扩大的具体方法如下：若边缘像素点的邻接性小于等于邻接性阈值，则该边缘像素点为需要扩大的边缘像素点，否则该边缘像素点不需要扩大。
9.所述扩大区域的联合方差和剩余区域的联合方差的获取方法为：扩大区域的联合方差的计算方法为：式中，为对扩大区域内的像素点的遍历，为扩大区域内的像素点总数，为扩大区域内第个像素点的灰度值，为感兴趣区域内像素点灰度均值；剩余区域的联合方差的计算方法为：式中，为对剩余区域内的像素点的遍历，为剩余区域内的像素点总数，为扩大区域内第个像素点的灰度值。
10.所述剩余区域中的随机区域的确定方法如下：计算出剩余区域中的随机区域在剩余区域中的比例：式中，为随机区域在剩余区域中的比例；在剩余区域中随机选取占比大小为的一部分区域，作为剩余区域中的随机区域。
11.本发明的有益效果是：基于图像处理，采集医疗影像图，提取出医疗影像图的感兴趣区域，根据感兴趣区域的每个边缘像素点与其八邻域像素点的灰度差和方差得到每个边缘像素点的邻接性，根据邻接性阈值得到需要外扩的边缘像素点，向外扩大一个像素点，依次迭代，得到扩大区域，利用感兴趣区域像素点和扩大区域像素点及剩余区域像素点的灰度值得到扩大区域的联合方差和剩余区域的联合方差，根据扩大区域的联合方差和剩余区域的联合方差确定出剩余区域中的随机区域，使用掩模算法分别获取感兴趣区域、扩大区域及剩余区域中的随机区域、剩余区域中的其他区域的小波系数，依次进行嵌入式零树小
公式中，为边缘像素点的八邻域像素点的灰度值均值，为1到8表示8个邻域像素点，表示第个邻域像素点的灰度值；（3）方差能够表现一组离散数据的离散化程度，计算边缘像素点的八邻域像素点灰度值相对于灰度值均值的方差；（4）通过中心像素点的灰度值与8邻域灰度均值的差异大小和方差来得到每个边缘像素点的邻接性；公式中，为边缘像素点的灰度值和8邻域像素点灰度值均值的差值：。
19.其中，判断边缘像素点是否需要扩大的方法为：将边缘像素点的邻接性与邻接性阈值对比，若小于等于邻接性阈值，则该像素点为需要扩大的边缘像素点，否则为不需要扩大的边缘像素点，本实施例中邻接性阈值为2.5。
20.步骤三：若边缘像素点需要扩大，则将该边缘像素点向外扩一个像素，将外扩后外相邻像素点作为新的边缘像素点；获取新的边缘像素点的邻接性，利用该邻接性判断新的边缘像素点是否需要扩大，依次迭代，得到感兴趣区域的扩大区域；该步骤的目的是根据感兴趣区域占医疗影像图的比例计算出扩大像素点的扩大距离，并对需要扩大的边缘像素点进行扩大，得到扩大区域。
21.其中，将需要扩大的边缘像素点向外扩一个像素的同时要保证外扩后得到的新的边缘像素点在扩大距离范围内，扩大距离范围的获取步骤为：（1）获取感兴趣区域在医疗影像整体图中的比例：由于医疗影像的特殊性，某些部位的像素点的邻接性是很大的，因此不能按照以上操作无休止的扩大，由于每幅图像中的感兴趣区域的大小不同，根据感兴趣区域在整幅图像占据的比例来确定缓冲区域的大小。
22.假设感兴趣区域的大小为s，图像整体的大小为t，则有：公式中，表示感兴趣区域占据总体图像的百分比，医疗影像中感兴趣区域的范围越大，本身的精度相对较高，因此缓冲区设置应该较小；相反，感兴趣区域越小，微小的失真都将会对整体的结果产生较大的影响。
23.（2）定义扩大距离为，若当前边缘像素中心点坐标为，扩大后的扩大边缘坐标为，则有：则根据的大小得到扩大区域的大小，即用来确定扩大距离的范围：
公式中，表示扩大距离，表示感兴趣区域占据总图像的比例，比例越小可扩大距离越大，作用是为了防止过小，导致的范围过大，作用是为了防止过大导致的范围过小，为常数，本实施例中为3，为5。
24.步骤四：利用扩大区域像素点灰度值和感兴趣区域像素点灰度值及剩余区域像素点灰度值得到扩大区域的联合方差和剩余区域的联合方差；根据扩大区域的联合方差和剩余区域的联合方差计算出剩余区域中的随机区域所占的比例；根据随机区域在剩余区域中所占的比例得到剩余区域中的随机区域；该步骤的目的是，对图像中的除了感兴趣区域和扩大区域之外的剩余区域进一步进行划分。
25.其中，扩大区域的联合方差和剩余区域的联合方差的计算方法为：扩大区域的联合方差:式中，为对扩大区域内的像素点的遍历，为扩大区域内的像素点总数，为扩大区域内第个像素点的灰度值，为感兴趣区域内像素点灰度均值；剩余区域的联合方差:式中，为对剩余区域内的像素点的遍历，为剩余区域内的像素点总数，为扩大区域内第个像素点的灰度值。
26.需要说明的是，感兴趣区域作为整幅图像的核心，在压缩的过程中依然要以感兴趣区域的特性选择后两者的编码方式，与感兴趣区域的相似程度可以从一定程度上表现出扩大区域和剩余区域的重要程度。方差越大表明相似性越小，重要程度越小，由于剩余区域距离感兴趣区域较远，其方差显然大于扩大区域。
27.其中，剩余区域中的随机区域的确定方法为：（1）计算出剩余区域中的随机区域在剩余区域中的比例：式中，为随机区域在剩余区域中的比例；（2）在剩余区域中按照比例大小随机选取一部分区域作为剩余区域中的随机区域。
28.步骤五：使用掩模算法分别获取感兴趣区域、扩大区域及剩余区域中的随机区域、剩余区域中的其他区域的小波系数；依次根据感兴趣区域、扩大区域及剩余区域中随机区域、剩余区域的其他区域的小波系数进行嵌入式零树小波编码，完成医疗图像压缩。
29.该步骤的目的是，根据划分区域的重要程度按顺序对图像进行编码压缩存储。
30.其中，医疗图像压缩的方法为：采用嵌入式零树小波编码对整幅图像进行编码压缩。该算法会将图像中的重要信息先行编码，占据较高的码率，实现对图像重要信息的近似无损的恢复，次要信息会随后编码，实现次要区域的高效率压缩。
31.其中，图像中的区域如图2所示，区域1为感兴趣区域，区域2为扩大区域，区域3为剩余区域中的随机区域，区域4为剩余区域中的其他区域。
32.其中，使用掩模算法依次获取感兴趣区域、扩大区域及剩余区域中的随机区域、剩余区域中的其他区域的小波系数，并按照小波系数进行嵌入式零树小波编码，步骤如下：（1）获取感兴趣区域小波系数：当根据图像的小波系数重建图像时，每一个系数只对特定区域的图像有贡献，因此，要使图像roi区域必背景区域具有更高的解码质量，就必须找出图像roi区域有贡献的小波系数，而感兴趣区域掩模是可以指出哪些小波系数是roi系数，对感兴趣区域标记后，在嵌入式零树小波编码对图像压缩编码时，优先将感兴趣区域的小波系数传入进去，优先进行编码，实现感兴趣区域的近似无损压缩编码；（2）获取扩大区域的小波系数：算法对感兴趣区域实现近似无损编码后，要对扩大区域和剩余区域进行编码，此时由于嵌入式零树小波编码的特性，优先编码的部分保存的信息越多，解码时的图像质量越好。虽然已经实现了感兴趣区域的近似无损编码，但是扩大区域和剩余区域依然包含许多有用信息，贸然对其进行编码会使整体信息缺失，因此对两者进行相应的判断，有选择性的进行后续的压缩，本实施例再次通过掩模算法对扩大区域提取，得到其相应的小波系数，由此将扩大区域和剩余区域对应的小波系数分割开来；（3）获取剩余区域中的随机区域的小波系数：在对扩大区域进行优先编码的过程中，随机将一部分剩余区域的小波系数插入进去，即剩余区域中的随机区域，进行优先编码，扩大区域的大小是固定的，作为感兴趣区域的扩大部分，其重要性显然要高于剩余区域，但是为了整幅图像的信息能够更好地呈现，所以在扩大区域优先的基础上，将剩余区域的一部分随机插入进去；（4）最后根据剩余区域中的其他区域的小波系数对剩余区域中的其他区域进行编码。
33.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。