Brevet FR2796740A1 — publié le 20010126

Procédé et système de gestion de la saturation sur une image radiographique numérisée. L'invention concerne la gestion de la saturation sur une image d'un objet présentant une grande dynamique, c'est-à-dire un écart trop important entre le plus petit et le plus grand niveau de gris détectablé. Elle trouve une application particulièrement intéressante dans le domaine médical en particulier pour la radiographie mammaire dont le tissu épais présente sur l'image une grande dynamique parfois supérieure à celle du détecteur de rayons-X. Dans le domaine médical, les médecins font généralement appel aux images radiographiques des organes internes de patients afin de réaliser leur diagnostic. Les images sont obtenues à l'aide d'une chaine d'acquisition comprenant notamment un détecteur. Chaque détecteur possède une dynamique spécifique, et peut donc enregistrer jusqu'à un certain niveau maximum d'exposition aux rayons-X que l'on appelle le niveau de saturation. Si ce niveau de saturation est dépassé dans une zone, toute l'information est perdue dans cette zone. Ainsi lors d'une mammographie, la zone près de la peau peut être partiellement effacée. Au cours d'une réalisation automatique de mammographie, on réalise deux images - une première image de pré-exposition à faible dose (on évite ainsi la saturation) à partir de laquelle on détermine certaines caractéristiques du sein telles que sa composition et son épaisseur radiologique. Cette image de pré-exposition n'est plus utilisée par la suite; - une seconde image d'exposition à dose normale à partir de laquelle le médecin réalise son diagnostic. Cependant, ce mode de réalisation ne permet pas de résoudre d'éventuels problèmes de saturation pouvant survenir pendant la phase d'exposition. En effet, l'objet à radiographier présente une certaine dynamique qui peut être plus ou moins importante dans telle ou telle zone, et le détecteur de la chaîne d'image possède également sa propre dynamique. La saturation se produit lorsque la dynamique du détecteur est inférieure à celle de l'objet à radiographier. Certaines informations proches de la peau peuvent être perdues. L'invention vise à apporter une solution à ce problème, et plus particulièrement à permettre l'obtention d'une image radiographique numérisée d'un organe corporel dont le contour est détecté de façon précise quelle que soit la dynamique dudit organe. L'invention propose donc un procédé de gestion de la saturation sur une image d'exposition radiographique numérique dans laquelle se trouve une ou plusieurs zones de saturation. Cette image est obtenue à la suite d'une mammographie sur une chaîne d'acquisition en mode automatique utilisant une image de pré-exposition. Selon une caractéristique générale de l'invention, on construit une image finale à partir de ladite image d'exposition et de ladite image de pré-exposition. L'invention propose de se servir de l'image de pré-exposition obtenue au cours d'une mammographie en mode automatique afin de récupérer les informations perdues par saturation au cours de l'exposition. On utilise donc cette image de pré-exposition qui est généralement limitée à l'obtention des caractéristiques de l'organe radiographié. Elle est particulièrement intéressante car elle est obtenue à partir d'un flash de rayons X à dose suffisamment faible pour ne comporter aucune zone de saturation. L'image d'exposition par contre est obtenue à partir d'un rayonnement X à dose normale supérieure à celle de l'image de pré-exposition et comporte ainsi d'éventuelles zones de saturation. De préférence, l'invention prévoit de réaliser un masque à partir de ladite image d'exposition en prenant en compte les zones de saturation, puis de déterminer sur ladite image de pré-exposition les zones correspondant aux zones de saturation de l'image d'exposition en utilisant ledit masque. Les zones ainsi obtenues sont appelées zones utiles. On met la zone complémentaire de l'union des zones utiles à un niveau de gris nul. On réalise ensuite un traitement numérique d'uniformisation de certains niveaux de gris des deux images d'exposition et de pré-exposition et on détermine l'image finale à partir d'une combinaison des deux images ainsi traitées. Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, on réalise le masque en détectant tous les niveaux de gris supérieurs à un niveau de gris de saturation lié au détecteur de la chaîne d'acquisition. Le masque est en fait réalisé en gardant en mémoire les coordonnées des pixels ainsi détectés. Ces coordonnées permettent de délimiter les zones de saturation, et en les reportant sur l'image de pré- exposition, on détermine les pixels de l'image de pré-exposition dont les coordonnées sont identiques à celles des pixels des zones de saturation. Il apparaîtra aisément à l'homme du métier que cette opération de masquage n'est correctement réalisée que si les deux images sont parfaitement superposables. Les deux images peuvent, si nécessaire, être soumises à un traitement de recalage l'une par rapport à l'autre. D'une façon générale, selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, on peut réaliser le traitement numérique d'uniformisation en rehaussant le niveau de gris des zones utiles sur ladite image de pré- exposition au même niveau de gris que les zones non saturées de ladite image d'exposition. En effet, les pixels des zones utiles ont en moyenne un niveau de gris bien inférieur à celui de l'image d'exposition car l'image de pré- exposition est réalisée à la suite d'un rayonnement à faible dose. Le but de l'opération d'uniformisation est d'assurer la continuité entre les zones utiles de l'image de pré-exposition et les zones non saturées de l'image d'exposition. Cette manoeuvre n'a d'intérêt que si elle s'effectue de façon homogène, c'est-à-dire que tous les pixels des zones utiles sont rehaussés d'une même quantité. Ceci permet de conserver les contrastes, donc de toujours pouvoir distinguer les éléments d'intérêt. Enfin, on obtient l'image finale en réalisant l'union des zones non saturées de ladite image d'exposition avec les zones utiles rehaussées de ladite image de pré-exposition. L'image finale est donc composée de l'image d'exposition dans laquelle toutes les zones saturées sont remplacées par des zones homologues de l'image de pré-exposition ayant subi un traitement numérique. On récupère ainsi en partie les informations des zones saturées. Selon un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, on limite le masque à une partie saturée de l'image d'exposition correspondant à une région périphérique du sein radiographié. L'information récupérée permet alors de délimiter le sein avec précision. La limitation du masque sur une petite partie de l'image a pour conséquence d'accélérer le traitement puisque le nombre de pixels traités est plus faible que le nombre de pixels traités dans le cas d'un masque réalisé sur toutes les zones saturées. L'invention concerne également un système de gestion de la saturation sur l'image d'exposition. Ce système comprend - une chaîne d'acquisition apte à élaborer en plus de l'image d'exposition comportant au moins une zone de saturation, une seconde image de pré-exposition de niveau de gris plus faible; - un système de traitement d'images comportant un moyen de détection des pixels de la zone saturée de l'image d'exposition pour réaliser un masque, un moyen de détection d'une zone utile sur la seconde image dont les coordonnées des pixels correspondent aux coordonnées des pixels de la zone saturée de l'image d'exposition, un moyen de rehaussement des niveaux de gris de la zone utile au même niveau de gris que la zone non saturée de l'image d'exposition et un moyen de sommation de la zone utile rehaussée de la seconde image avec la zone non saturée de l'image d'exposition pour obtenir l'image finale non saturée; et - au moins un système de visualisation de l'image finale. Le système de traitement d'image numérique réalise donc toutes les opérations numériques concernant les pixels. Ce système reçoit les images directement de la chaîne d'acquisition, mais il peut également les obtenir à partir d'un moyen de stockage de données numériques lors d'un diagnostic non instantané. Le système de visualisation peut consister en un moniteur vidéo et/ou une imprimante reliés au système de traitement d'images. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, la chaîne d'acquisition fonctionne en mode automatique pour lequel un premier flash à faible dose fournit une image de pré-exposition et un rayonnement à dose normale fournit une image d'exposition, l'image de pré-exposition correspond donc à ladite seconde image. L'invention est remarquable dans le sens qu'elle utilise l'image de pré-exposition lors d'un fonctionnement automatique de la chaîne d'acquisition. En effet, cette image n'est habituellement utilisée que pour déterminer certains paramètres de l'organe corporel radiographié, mais nullement pour la formation de l'image radiographique numérisée. 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 des figures annexées, sur lesquels - la figure 1 est un organigramme d'un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention; - la figure 2 illustre schématiquement la construction de l'image finale; et - la figure 3 illustre un schéma synoptique d'un système de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Bien que l'invention n'y soit pas limitée, on va maintenant décrire l'application du procédé selon l'invention à la construction de l'image radiographique non saturée du sein. En se référant aux figures 1 et 2, le procédé de l'invention consiste tout d'abord à effectuer une pré-exposition à faible dose au cours de l'étape 1 de façon à stocker au cours de l'étape 2 une image de pré- exposition 13 visible sur la figure 2. L'image 13 présente un très faible niveau de gris uniforme. Le contour 16 est la bordure du sein avec une partie supérieure pouvant par exemple représenter un muscle pectoral. La zone 15 représente l'espace extérieur au sein alors que la zone 14 représente l'espace intérieur du sein pour lequel l'image n'offre pas une qualité suffisante pour réaliser un quelconque diagnostic. L'avantage de cette image 13 réside dans le fait qu'elle présente un contour de sein 16 bien déterminé. D'une façon plus générale, le rayonnement X à faible dose évite la saturation et permet de radiographier un objet complet de grande dynamique. On effectue ensuite de manière automatique, à la suite de la pré- exposition à faible dose, une exposition au cours de l'étape 3 sous rayons X à dose normale, c'est-à-dire une dose suffisante habituellement utilisée pour permettre la détection d'éléments d'intérêt présents dans le sein radiographié. Cette exposition permet d'obtenir l'image d'exposition 18 sur la figure "2 qui est également stockée au cours de l'étape 4. L'image 18 présente deux zones 19 et 22. La zone 22 représentant l'espace intérieur du sein est non saturée de telle façon que la qualité de l'image est suffisante pour réaliser un diagnostic. On peut distinguer un élément d'intérêt 23 à l'intérieur du sein. La zone 19 est une région saturée dans laquelle aucune information n'est disponible. Cette zone de saturation ne présente pas de contraste. La frontière entre les deux zones est un contour 20. Le contour 20 n'est pas la limite du sein. Une partire du sein, essentiellement la région proche de la bordure, n'est pas visible car elle fait partie de la zone saturée 19. L'image 18 ne permet pas de connaître exactement la limite du sein. Un utilisateur examinant l'image 18 sans tenir compte de l'image 13 ne sait pas quelle est la partie du sein proche du bord qui est incluse dans la zone saturée 19. En superposant les deux images 18 et 13, la courbe pointillée 17 est la projection du contour 16, délimitant le sein, sur l'image 18. Le procédé selon l'invention va essentiellement permettre de récupérer au moins la zone 21 comprise entre les contours 16 et 20. On désire donc rendre la zone 21 non saturée avec un niveau de gris identique à celui de la zone 22. En considérant l'image d'exposition 18, un algorithme informatique permet de détecter au cours de l'étape 5 l'ensemble des pixels ayant un niveau de gris supérieur à un niveau de gris maximum qui correspond en fait au niveau de gris de saturation du détecteur de la chaîne d'acquisition. On détermine ensuite au cours de l'étape 6 les coordonnées de ces pixels par rapport au dimensionnement de l'image. L'ensemble de ces coordonnées forme un masque 24 illustré sur la figure 2, c'est-à-dire que ces coordonnées sont l'image d'une partie de l'image d'exposition 18, en l'occurrence la partie saturée 19. On détermine également au cours de l'étape 7 les coordonnées des pixels non saturés. Les coordonnées des pixels de la zone 21 font partie du masque 24. Ensuite, on s'intéresse â l'image de pré-exposition 13. On y applique au cours de l'étape 8 le masque 24. En d'autres termes, on repère tout pixel dont les coordonnées sont incluses dans le masque 24. On distingue ainsi sur l'image 13 les pixels non saturés homologues aux pixels saturés de l'image 18. La zone de pixels ainsi distinguée est nommée zone utile qui est illustrée par les zones 15 et 27 sur l'image 25 de la figure 2. La zone 27 sur l'image 25 est délimitée par les contours 16 et 20. La zone 27 correspond donc à la zone 21, que l'on désire améliorer, sur l'image 18. Puis, on rehausse au cours de l'étape 9 le niveau de gris des pixels de la zone utile (15 et 27) jusqu'à atteindre le niveau de gris des pixels de la zone non saturée 22 de l'image 18. Par ailleurs, une zone 26, complémentaire de la zone utile (15 et 27), est mise à un niveau de gris nul. La zone 26 correspond à la zone 22 sur l'image d'exposition 18. L'image 28 de la figure 2 montre la zone 26 mis à zéro et la zone utile (15 et 27) rehaussée à un niveau de gris identique à celui de la zone 22 de l'image 18. L'opération de rehaussement de niveaux de gris rend la zone 27 exploitable puisque la résolution est maintenant identique à celle de la partie 22 de l'image d'exposition. L'information perdue dans la zone 19 à la suite de l'exposition 30, est ici récupérée. Le rehaussement uniforme fait en sorte que l'on distingue toujours le contour 16 du sein dans l'image 28. Ensuite, au cours de l'étape 10, on réalise une union de la zone utile rehaussée 15 et 27 de l'image 28 avec la zone non saturée 22 de l'image 18. On constitue ainsi une image finale 29 non saturée dans laquelle on distingue exactement le contour du sein. L'utilisateur voit ainsi l'ensemble du sein radiographié. L'utilisateur peut alors imprimer par l'étape 11 cette image 29 ou la visualiser sur un écran par l'étape 12. La figure 3 illustre un système de mise en oeuvre du procédé comportant une chaîne d'acquisition en mode automatique 30, un système de traitement d'images 33, une imprimante 32 et un écran de visualisation 34. La liaison 31 permet la transition des images numériques 13 et 18 de la chaîne d'acquisition 30 vers le système de traitement d'images 33 comportant une interface spécifique à la réception des flots de données numériques. Il est également possible que la liaison 31 représente le transfert d'images à l'aide d'une disquette ou cassette numérique compatible avec un moyen de lecture du système de traitement d'images 33. Ce système de traitement d'images 33 peut correspondre à un micro-ordinateur suffisamment puissant pour réaliser les opérations de traitement d'images et d'une capacité mémoire suffisante afin de stocker les images 13 et 18. Il peut également incorporer une carte d'acquisition de données numériques directement reliée à la chaîne d'acquisition 30 au moyen d'un câble. L'utilisateur a le choix de faire transiter l'image finale 29 calculée vers une imprimante 32 ou tout autre moyen d'impression d'image et/ou vers l'écran de visualisation 34 pour un diagnostic instantané. L'invention ainsi décrite permet de délimiter plus précisément le sein dans l'image constituée, ce qui donne alors un sentiment de confort à l'utilisateur. REVENDICATIONS 1. Procédé de gestion de la saturation sur une image d'exposition (18) radiographique numérisée dans laquelle se trouve une ou plusieurs zones de saturation (19), notamment acquise à la suite d'une mammographie sur une chaîne d'acquisition en mode automatique utilisant une image de pré-exposition (13) à faible dose, caractérisé par le fait qu'on construit une image finale (29) â partir de ladite image d'exposition et de ladite image de pré-exposition. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que on réalise un masque (24) à partir de ladite image d'exposition (18) en prenant en compte les zones de saturation (19); on détermine sur l'image de pré-exposition (13) les zones utiles (15, 27) correspondant aux zones de saturation (19) de l'image d'exposition (18) en utilisant ledit masque 24) et on met la zone (26) complémentaire de l'union des zones utiles (15, 27) à un niveau de gris nul; on réalise un traitement numérique d'uniformisation de certains niveaux de gris des deux images d'exposition (18) et de pré-exposition (13); et on détermine l'image finale (29) à partir d'une combinaison des deux images ainsi traitées. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'on réalise le masque en détectant tous les niveaux de gris supérieurs à un niveau de gris de saturation lié au détecteur de la chaîne d'acquisition. 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que le traitement numérique d'uniformisation est réalisé en rehaussant le niveau de gris des zones utiles sur ladite image de pré-exposition au même niveau de gris que les zones non saturées (22) de ladite image d'exposition. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'image finale est obtenue en réalisant l'union (10) des zones non saturées de ladite image d'exposition avec les zones utiles rehaussées (15 et 27) de ladite image de pré-exposition. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'on limite le masque à une partie saturée de l'image d'exposition correspondant à une région périphérique (27) du sein radiographié. 7. Système de gestion de la saturation sur une image d'exposition (18) radiographique numérisée, caractérisé par le fait qu'il comprend - une chaîne d'acquisition (30) apte à élaborer en plus de l'image d'exposition comportant une zone de saturation, une seconde image de pré-exposition de niveau de gris plus faible, - un système de traitement d'images (33) comportant . un moyen de détection des pixels de la zone saturée de l'image d'exposition pour réaliser un masque, . un moyen de détection d'une zone utile sur la seconde image dont les coordonnées des pixels correspondent aux coordonnées des pixels de la zone saturée de l'image d'exposition, . un moyen de rehaussement des niveaux de gris de la zone utile au même niveau de gris que la zone non saturée de l'image d'exposition, . un moyen de sommation de la zone utile rehaussé de la seconde image avec la zone non saturée de l'image d'exposition pour obtenir l'image finale non saturée, et - au moins un système de visualisation (32, 34) de l'image finale. 8. Système selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la chaîne d'acquisition fonctionne en mode automatique pour lequel une pré- exposition à faible dose fournit une image de pré-exposition et un rayonnement à dose normale fournit une image d'exposition.