Brevet FR2765012A1 — publié le 19981224

Procédé de traitement d'une séquence d'images angiocardiographiques. L'invention concerne le traitement d'images angiocardiographiques. Les images angiocardiographiques d'un patient, généralement obtenues après exposition de celui-ci aux rayons X, permettent de visualiser des éléments d'intérêt, comme par exemple les vaisseaux sanguins du coeur ou des prothèses intravasculaires évitant la contraction des vaisseaux ou des artères. Ces éléments d'intérêt sont généralement superposés sur un fond d'image qui peut être extrêmement contrasté. Ainsi, des transitions importantes de niveau de gris, typiquement entre le coeur et les poumons, ainsi que les textures irrégulières du fond d'image, sont des facteurs importants de limitation de la perception visuelle des éléments d'intérêt, en particulier des vaisseaux. Une difficulté importante dans le traitement des images angiocardiographiques réside donc dans l'élimination du fond d'image sans introduire d'artefact. Cette difficulté est par ailleurs accrue en raison du mouvement du coeur. Plusieurs méthodes de traitement numérique d'images angiographiques ont été jusqu'alors proposées dans le but de remédier à cette difficulté. Parmi ces méthodes connues, l'une d'entre elles consiste à acquérir deux séquences d'images, l'une avant injection d'un produit de contraste dans les vaisseaux, typiquement de l'iode, et l'autre après injection du produit de contraste, puis à effectuer la différence entre ces deux séquences d'images de façon à éliminer les fonds d'images. Cependant, une telle méthode pose des problèmes techniques importants de synchronisation temporelle, en particulier si le patient bouge même légèrement entre les deux séquences d'images, et conduit finalement à la présence de nombreux artefacts. D'autres méthodes font abstraction d'une telle séquence supplémentaire et n'utilisent qu'une seule séquence d'images au cours de laquelle on injecte un produit de contraste dans les vaisseaux du patient. Parmi ces méthodes, on distingue les méthodes dites "spatiales", dans lesquelles on analyse les images une par une de façon à procéder à un lissage de l'image pour estimer le fond d'image. Une telle méthode est connue par l'homme du métier sous la dénomination "masque flou" ("unsharp masking" en langue anglaise). Cependant, là encore, une telle méthode introduit de nombreux artefacts. A l'opposé des méthodes spatiales, on trouve les méthodes dites "temporelles" dans lesquelles chaque pixel est considéré indépendamment et on analyse le niveau du pixel image après image. En d'autres termes, selon ces méthodes, on analyse le profil temporel de chaque pixel au cours de la séquence d'images. Parmi ces méthodes temporelles, on peut citer celle consistant à effectuer un lissage du profil temporel qui, malheureusement, introduit encore de nombreux artefacts. Une autre méthode temporelle utilise, pour estimer les fonds d'images, des transformées de Fourrier, et exploite le fait que le spectre fréquentiel relatif aux vaisseaux contient des fréquences plus élevées que le spectre fréquentiel relatif au fond d'image. Une telle méthode, si elle donne de meilleurs résultats que celle consistant à lisser le profil temporel du pixel, introduit toujours quelques artefacts, est très coûteuse en temps de calcul, et ne permet pas une analyse temps réel des images car elle nécessite l'acquisition de toutes les images de la séquence pour procéder au traitement. L'invention vise à apporter une solution radicalement différente à ces problèmes. Un but de l'invention est, parmi les méthodes dites temporelles, de proposer un procédé de traitement d'une séquence d'images angiocardiographiques, implémentable de façon simple, permettant une analyse des images en temps réel, ne nécessitant pas l'acquisition d'une séquence auxiliaire d'images et, de surcroît, très économique en temps de calcul. L'invention est remarquable en ce sens qu'elle utilise les mouvements du coeur humain pour pouvoir estimer de façon fiable et très simple, les différents fonds d'images, alors que toutes les solutions actuellement utilisées visent justement à éliminer les inconvénients liés au mouvement du coeur. L'invention propose donc un procédé de traitement d'une séquence d'images angiocardiographiques contenant des éléments d'intérêt superposés sur des fonds d'images, procédé comprenant une étape d'estimation dans laquelle on estime le fond d'image de l'image courante de la séquence et une étape de correction d'image dans laquelle on élimine de l'image courante, au moins partiellement le fond d'image estimé de cette image courante. Selon une caractéristique générale de l'invention, dans l'étape d'estimation, on estime, pour chaque pixel de l'image courante, une valeur élémentaire courante de fond d'image par la détermination du maximum entre l'intensité dudit pixel et la valeur élémentaire de fond d'image estimée pour le pixel homologue de l'image précédente, cette valeur élémentaire étant réduite par un coefficient de réduction inférieur à 1. L'invention améliore ainsi en temps réel la perception visuelle des éléments d'intérêt sur les images. Le coefficient de réduction est avantageusement compris entre 0,5 et 1. Selon un mode de mise en oeuvre du procédé, on réduit ladite valeur élémentaire de fond d'image estimée en multipliant cette valeur élémentaire par un coefficient de pondération inférieur à 1, notamment compris entre 0,8 et 1. On peut également réduire ladite valeur élémentaire de fond d'image estimée en élevant cette valeur élémentaire à une puissance inférieure à 1, notamment comprise entre 0,8 et 1. En outre, il est particulièrement avantageux, dans l'étape d'estimation, d'effectuer un traitement adaptatif sur le coefficient de réduction. Ainsi, on peut adapter la valeur du coefficient de réduction en fonction de l'intensité du pixel et/ou de la valeur du fond d'image estimée pour l'image précédente. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de mise en oeuvre nullement limitatif et du dessin annexé, sur lequel la figure unique illustre très schématiquement une implémentation d'un procédé selon l'invention. Les différentes images angiocardiographiques d'un patient sont obtenues après exposition de celui-ci à un rayonnement X. Matériellement, un détecteur de rayons X, par exemple formé d'un amplificateur de luminance et d'une caméra vidéo, délivre des images analogiques qui sont ensuite numérisées puis délivrées à une unité de traitement, architecturée autour d'un processeur. Le procédé de traitement selon l'invention est matériellement réalisé de façon logicielle au sein de l'unité de traitement. En pratique, les images sont acquises séquentiellement généralement au rythme de 25 à 30 images par seconde et sont décomposées en un certain nombre de lignes comportant généralement 512 ou 1024 pixels chacune. Selon les images et la position des pixels à l'intérieur de celles-ci, l'intensité d'un pixel peut généralement varier de l'ordre de 10 à 20, jusqu'à 255. Comme illustré plus précisément sur la figure unique, le procédé selon l'invention va permettre de déterminer en temps réel une valeur corrigée Ici(m,n) pour chaque pixel P de coordonnées (m,n) de l'image courante i de la séquence d'image. Cette correction d'intensité pixel par pixel, va permettre l'élaboration en temps réel d'une image courante corrigée, c'est-à-dire débarrassée au moins partiellement du fond d'image. Cette image corrigée sera visualisée en temps réel sur un écran vidéo. En pratique, on soustrait typiquement seulement la moitié du fond d'image de l'image courante de façon à laisser apparaître légèrement le contour des organes anatomiques sur lesquels se superposent les vaisseaux observés. Plus précisément, selon l'invention, on estime pour chaque pixel P(m,n) une valeur élémentaire courante de fond d'image Fi(m,n), puis l'on soustrait, au moins un pourcentage (en pratique 50%) de cette valeur estimée de fond d'image de l'intensité Ii(m,n) du pixel considéré, de façon à obtenir l'intensité corrigée Ici(m,n). Selon l'invention, cette valeur élémentaire courante Fi est obtenue en déterminant le maximum entre l'intensité Ii(m,n) du pixel considéré, et une valeur Vri(m,n) correspondant à la valeur élémentaire de fond d'image estimée pour le pixel P(m,n) homologue de l'image précédente i-l, valeur élémentaire réduite par un coefficient de réduction inférieur à 1. Dans l'exemple décrit ici, cette valeur Vri est égale au produit d'un coefficient de pondération a par la valeur Fi l(m,n) qui est en faite la valeur élémentaire de fond d'image estimée pour le pixel homologue de l'image précédente. Ceci est représenté schématiquement sur la figure unique au moyen de la ligne à retard T d'une durée égale à la durée d'une image. D'une façon générale, la valeur Vri est supérieure ou égale à 0,5 fois la valeur Fi-l et strictement inférieure à cette valeur Fi-l. De ce fait, l'invention privilégie l'image courante par rapport à l'image précédente dans la détermination du fond d'image de cette image courante. Le coefficient de pondération a utilisé ici est généralement compris entre 0,8 et 1 et de préférence entre 0,9 et 0,999. En variante, au lieu d'utiliser la multiplication par un coefficient de pondération a, on peut prévoir de calculer la valeur Vri à l'aide de la formule Vri = Fui l Dans ce cas, le coefficient Oc peut également varier entre 0,8 et 1, et de préférence être compris entre 0,9 et 0,999. A l'initialisation de la séquence d'images, la valeur élémentaire de fond d'image estimée pour chaque pixel de la première image de la séquence, est avantageusement prise égale à l'intensité du pixel. Aussi, si l'on suppose que le coefficient a est constant pour un pixel donné tout au long de la séquence d'images, le procédé de traitement selon l'invention implémente de façon récursive la formule suivante 2 Fi (m,n) = Max (Ii(m,n), ari~l(m,n), a2Ii 2(mwn) Oc110(m,n)) dans laquelle Io désigne l'intensité du pixel considéré dans la première image. On voit donc ici que, selon l'invention, on détermine, pour chaque pixel de l'image courante, le maximum entre l'intensité de ce pixel courant et les intensités des pixels homologues d'une succession d'images consécutives précédent l'image courante, intensités respectivement réduites par des coefficients de réduction décroissants avec l'ancienneté des images dans la séquence vis-à-vis de l'image courante. En d'autres termes, on accorde à chaque image un privilège d'autant plus petit que cette image est éloignée temporellement de l'image courante. Dans une variante de mise en oeuvre prévoyant l'élévation de la valeur estimée du fond d'image à une puissance a inférieure à 1, le procédé de traitement selon l'invention implémente de façon récursive la formule suivante Fi (m,n) = Max (Ii(m,n), Iai l(m,n), fCi 2(m,n), ra a m,n)) En d'autres termes, les intensités des pixels homologues d'une succession d'images consécutives précédant l'image courante sont réduites respectivement par des coefficients de réduction décroissants obtenus en élevant les intensités correspondantes des pixels à des puissances respectivement égales à des puissances croissantes du coefficient a, tandis que dans la variante prévoyant la multiplication par un coefficient de pondération, ces coefficients de réduction croissants sont obtenus par des puissances croissantes du coefficient de pondération a. L'invention est remarquable en ce sens qu'elle part de l'observation qu'un fond d'image bouge beaucoup plus lentement que les éléments d'intérêt qui y sont superposés, par exemple les vaisseaux, en raison des battements du coeur. En conséquence, privilégier le fond d'image de l'image courante par rapport au fond d'image de l'image précédente (c'est-à-dire réduire la valeur estimée du fond d'image de l'image précédente par un coefficient de réduction inférieur à 1) et en outre privilégier d'autant moins une image éloignée de l'image courante, permet de compenser les mouvements du fond d'image tout en améliorant de façon significative la perception visuelle des éléments d'intérêt, en particulier les vaisseaux, et ce en temps réel. L'implémentation du procédé selon l'invention s'effectue de façon simple et n'utilise qu'une seule mémoire pour le stockage des valeurs successives des fonds d'images estimés, ainsi qu'un nombre réduit d'opérations mathématiques. Alors que le coefficient de réduction peut être constant tout au long de la séquence d'images, il est particulièrement avantageux de prévoir un traitement adaptatif sur ce coefficient de réduction. Ainsi, plus précisément, comme illustré sur la figure unique, on peut modifier à chaque étape d'estimation du fond d'image, la valeur du coefficient de pondération Oc en fonction notamment de l'intensité du pixel courant et/ou du rang de l'image dans la séquence et/ou du fond d'image estimé. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement d'une séquence d'images angiocardiographiques contenant des éléments d'intérêt superposés sur des fonds d'image, comprenant une étape d'estimation dans laquelle on estime le fond d'image de l'image courante de la séquence et une étape de correction d'image dans laquelle on élimine au moins partiellement de l'image courante le fond d'image courante estimé, caractérisé par le fait que dans l'étape d'estimation, on estime, pour chaque pixel de l'image courante, une valeur élémentaire courante de fond d'image (Fi) par la détermination du maximum entre l'intensité (Ii) dudit pixel et la valeur élémentaire de fond d'image (Fi.l) estimée pour le pixel homologue de l'image précédente, valeur élémentaire réduite par un coefficient de réduction (a) inférieur à 1, de façon à améliorer en temps réel la perception visuelle des éléments d'intérêt sur les images. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le coefficient de réduction est compris entre 0,5 et 1. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la valeur élémentaire de fond d'image (Fo) estimé pour chaque pixel de la première image de la séquence est l'intensité (Io) dudit pixel. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'on réduit ladite valeur élémentaire de fond d'image estimé en multipliant cette valeur élémentaire par un coefficient de pondération (a) inférieur à 1. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le coefficient de pondération est compris entre 0,8 et 1. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'on réduit ladite valeur élémentaire de fond d'image estimé en élevant cette valeur élémentaire à une puissance (a) inférieure à 1. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ladite puissance est comprise entre 0,8 et 1. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que dans l'étape d'estimation, on effectue un traitement adaptatif sur le coefficient de réduction (a).