通常，從紅外熱像儀系統(tǒng)獲得的熱圖像不僅提供圖像的視覺(jué)信息，而且還提供特定對(duì)象的表面溫度數(shù)據(jù)。在醫(yī)學(xué)熱像儀中，每個(gè)溫度點(diǎn)都是至關(guān)重要的，因此需要加以保留。通常優(yōu)選使用彩色輪廓圖像表示來(lái)進(jìn)行有效的解釋。然而，紅外熱像圖的質(zhì)量通常由于周?chē)h(huán)境的輻射，孔徑受限，像素讀取過(guò)程以及相對(duì)于光學(xué)中心的非線性圖像的徑向變形而降低。所以，通常會(huì)將模糊的紅外熱像儀圖像進(jìn)行增強(qiáng)并減少噪聲。

隨著紅外熱像儀系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展，研究人員開(kāi)始分析彩色紅外熱像圖。研究人員指出，紅外熱像圖過(guò)濾是醫(yī)學(xué)圖像處理中的一種根處理方法，它有益于后處理任務(wù)。與高斯濾波相比，雙邊中值濾波可以更好地增強(qiáng)圖像質(zhì)量。傳統(tǒng)的直方圖均衡化或?qū)Ρ榷壤煲惨驯蛔鳛獒t(yī)學(xué)圖像處理中經(jīng)常使用的一種增強(qiáng)技術(shù)。這是由于其能夠高度增強(qiáng)模糊圖像的對(duì)比度以實(shí)現(xiàn)更好的目標(biāo)檢測(cè)和分割的能力。單獨(dú)使用直方圖均衡化時(shí)，性能會(huì)更好。但是，大多數(shù)的方法會(huì)增加處理時(shí)間和負(fù)擔(dān)。因此，所使用的圖像處理方法的組合取決于研究的特定目的，同時(shí)考慮諸如計(jì)算時(shí)間和處理負(fù)荷之類(lèi)的因素是否會(huì)影響整體處理性能。

圖為紅外熱像圖、紅色通道、綠色通道以及藍(lán)色通道

本研究的目的是對(duì)有癥狀的紅外熱像圖進(jìn)行多種增強(qiáng)技術(shù)的評(píng)估，并定量測(cè)量其各自的性能。在回顧以前的圖像增強(qiáng)工作的基礎(chǔ)上，選擇了直方圖均衡方法作為對(duì)比度拉伸技術(shù)，而將三種不同的圖像濾波方法，即維納濾波器（Wiener filter），高斯濾波器和中值濾波器用作圖像濾波技術(shù)。使用為后期處理階段開(kāi)發(fā)的不同分割方法評(píng)估最終的增強(qiáng)圖像，以驗(yàn)證其性能。

圖為直方圖和維納濾波器下的紅外熱像圖

結(jié)果表明，在增強(qiáng)醫(yī)學(xué)紅外熱像圖方面，圖像過(guò)濾比對(duì)比度拉伸具有更好的性能，因?yàn)樗Ａ袅嗽紵釄D像的溫度分布。對(duì)不同過(guò)濾器類(lèi)型的進(jìn)一步評(píng)估表明，與其他過(guò)濾方法相比，維納過(guò)濾器對(duì)熱圖像的增強(qiáng)效果最佳。使用不同的分割方法對(duì)兩個(gè)最終的增強(qiáng)圖像進(jìn)行處理，這表明與對(duì)比拉伸圖像相比，濾波后的圖像具有更清晰的分割區(qū)域。因此，取決于特定的應(yīng)用，可以基于顏色通道或針對(duì)所有通道使用通用濾波器來(lái)分別選擇增強(qiáng)方法，以減少用于獲得高精度增強(qiáng)型熱圖像的總時(shí)間和處理負(fù)荷。在將來(lái)，可以研究每種顏色通道上多種增強(qiáng)技術(shù)的組合，以產(chǎn)生更高質(zhì)量的增強(qiáng)型真彩色醫(yī)用熱圖像。

參考資料：

Asnida Abdul Wahab1, Maheza Irna Mohamad Salim, et al. Comparative Evaluation of Medical Thermal Image Enhancement Techniques for Breast Cancer Detection. J. Eng. Technol. Sci. 50(1):40-52, 2018.