Brevet FR2831753A1 — publié le 20030502

Procédé d'adaptation de contraste de plusieurs images sur une image de rétérence commune La présente invention concerne de manière générale les systè mes d'images, et plus particulièrement l' adaptation du contraste de plusieurs images provenant du système d'images. De nombreux types de systèmes d'imagerie numérique sont connus. Dans le domaine médical, ces systèmes peuvent comprendre les systèmes de tomographie assistée par ordinateur, les systèmes à rayons X et les systèmes d'IRM. Dans chaque cas, plusieurs images numériques peuvent être formoes à partir de la même scène ou du même objet. Ces images multiples peuvent être produites en utilisant la même entrce avec des jeux de paramètres différents. Dans de nom breuses circonstances, il existe un besoin d'évaluer lesquelles de ces images sont optimales afin de pouvoir obtenir les paramètres appro priés. Cependant, le problème avec de telles images est que la lumino sité et le contraste sont différents. Ainsi, les images doivent être nor 1S malisces mentalement. A savoir, les différences de luminosité et de contraste doivent être nagligées par l'évaluateur. Cette sorte de norma lisation peut conduire à des déformations subjectives et détourne l' attention de l'évaluateur de l'évaluation des paramètres. Des algoritEmes de traitement d'images sont disponibles, dans lesquels des choix de paramètres différents produisent des vues différentes. Par exemple, un jeu de paramètres donne un lissé amélioré mais produit des régions indésirables artificiellement lumineuses. L'autre jeu de paramètres produit des images perturbées mais sans régions lumineuses. Le fait de régler chaque image individuellement prend du temps et peut donner des résultats incohérents. Il serait souhaitable de pouvoir adapter la luminosité et le contraste de divers types d'images, comme les images lisses et les ima ges à bruit (images "perturbées"), afin de produire des images résul tantes qui sont lisses mais pas artificiellement lumineuses dans une région. Il existe également un besoin pour adapter des images de la méme scène prises à plusieurs instants de façon à pouvoir les afficher avec la méme luminosité et le méme contraste. La présente invention propose un traitement d'image qui peut étre utilisé avec divers types de systèmes d'imagerie pour réduire la lO variabilité de luminosité et de contraste entre différentes images. Dans un aspect de l'invention, on propose un procédé d' adap tation de contraste d'une première image et d'une deuxième image comprenant les opérations consistant à: produire un rapport d'image de la première image et de la lS deuxième image; régulariser un rapport d'image de la deuxième image par rap port à la première image afin de former un rapport d'image régularisé; filtrer le rapport d'image afn de former un rapport filtré; et multiplier la deuxième image par le rapport filtré afin de for mer une image ajustée. Dans un autre aspect de l'invention, un système d'imagerie comprend un dispositif de formation d'images pour produire une pre mière image et une deuxième image et un dispositif de commande cou plé au dispositif de formation d'images. Le dispositif de commande reçoit la première image et la deuxième image. Le dispositif de com mande produit un rapport d'image de la première image et de la deuxième image, régularise le rapport d'image de la deuxième image par rapport à la première image afin de former un rapport d'image régularisé et filtre le rapport d'image afn de former un rapport filtré. Le dispositif de commande multiplie ensuite la deuxième image par le rapport filtré afin de former une image ajustée. Un avantage de l'invention est que la nature subjective de la visualisation d'images ayant des parties à contraste et à luminosité dif férents est réduite. Un autre avantage est que le processus peut étre automatisé, de sorte que, une fois qu'une première image ou image de référence a été choisie, on peut rapidement adapter plusieurs images à l'image de référence. La présente invention sera mieux comprise et d'autres aspects et avantages de l'invention apparâîtront à la lecture de la description détaillée suivante, faite en référence aux dessins d'accompagnement, dans lesquels: la figure 1 est une représentation schématique d'un système d'images selon un mode de réalisation préféré de la présente invention; et la figure 2 est un organigramme du traitement d'image selon la présente invention. Bien que la description qui suit soit faite en relation avec un dispositif à rayons X, la présente demande peut être utilisce avec divers types de systèmes d'imagerie, incluant à la fois les domaines médicaux et non médicaux. Dans le domaine médical, la présente invention peut être incorporce à un système de tomographie assistée par ordinateur, un système d'IRM, et un système à ultrasons, sans se limiter à ces types de systèmes. En se référant à la figure 1, un système d'imagerie 10 selon la présente invention est représenté. Le système d'imagerie 10 comprend de préférence un boîtier 12 contenant une source de rayons X 14 ou un autre type de source générant des images. Le boîtier 12 peut être un portique ayant une capacité de mouvement dans plusieurs directions. La source de rayons X 14 projette un faisccau de rayons X 16 vers un réscau de détection 18, qui peut aussi être contenu à l'intérieur du boî tier 12. Entre la source de rayons X 14 et le réseau de détection 18 est positionnce une table 22, de préférence pas à l'intérieur du boîtier 12, pour supporter un objet 24 dont on veut prendre des images avec le système d'imagerie 10. Un système d'acquisition de donnces (SAD) 26 enregistre des signaux provenant du réscau de détection 18 et envoie l'information à un dispositif de commande informatique 28 en vue du traitement d'image. Le dispositif de commande 28 est de préférence un ordinateur personnel basé sur un microprocesseur. Un mécanisme de commande 29 peut être utilisé pour commander le déplacement et la position des organes du système ainsi que des signaux d'alimentation et de minutage transmis à la source de rayons X 14. Le système d'imagerie 10 peut aussi comprendre un moniteur et un support de stockage 32 pour visionner et stocker les informa tions. Des appareils électroniques et un mécanisme de commande sont illustrés, mais ils ne sont pas nocessaires pour mettre en _uvre les techniques d'imagerie décrites ici et ne sont montrés qu'à des fins d' illustration. Bien qu'un tel système décrive de manière générique un sys tème d'imagerie, la présente invention utilise de préférence un imageur à haute résolution. L'imageur a un emplacement et une dimension de pixcl de précision d' amplitude d' ordre élevé. Ainsi, chaque image aura plusieurs pixcls de l'image couverts par l'ombre de l'objet. Ces pixcls peuvent ensuite être évalués mathématiquement pour calculer soit une taille soit une position qui a un dogré de précision qui est une petite fraction de la dimension de n'importe quel pixcl. Les imageurs à haute résolution sont bien connus dans l'art antérieur. Le réscau de détection 18, sur ces systèmes à haute résolu tion, comprend une pluralité de panneaux de pixcls 19. Toutefois, toute une variété de formes, tailles et densités de panneaux de pixcls 19 sont envisagées. En outre, il est nocessaire que les variations de taille et d'emplacement des pixcls soient minimisces. Une variété de réscaux de détection 18 comprend un substrat en verre 34, un réscau de détecteurs optiques 36 et un scintillateur 38. Dans d'autres modes de réalisation, toutefois, des variantes de configurations du réscau de détection 18 sont envisagées. En se référant à présent à la figure 2, le traitement d'image est décrit. A l'étape 50, des images que l'on souhaite former en les adaptant sont stockées dans le système. Ceci peut être fait en une fois ou bien sur une période de temps. Comme mentionné plus haut, ceci peut être effectué en utilisant divers types de dispositifs d'imagerie. Le processus décrit ci-dessous se rapporte à deux images. Le même processus peut être utilisé pour des images multiples d'une manière similaire à ce qui va être décrit ci-dessous. Dans cet exemple, deux images A1 et A2 du même objet ou de la même scène doivent être formoes en adaptant A2 sur A1. Pour s chaque pixcl de A1 et A2, la relation suivante est valable: A1 = A2 * (A1/A2) Par différentiation du logarithme de l'équation ci dessus, la fonction de contraste C(.) en un endroit donné est définie par: C(A1) = C(A2) + C(A1/A2) Comme on le décrira plus en détail plus loin, la division d'images A1/A2 peut éventuellement être régularisce par rapport à l'image à adapter A1 à l'étape 52 quand la qualité d'image n'est pas bonne, par exemple perturbée. Divers types de régularisation peuvent être réalisés. La régularisation sera décrite plus en détail plus loin. Afin de satisfaire C(A1) = C(A2) dans l'équation ci-dessus, C(A1/A2) = 0. Une manière bien connue de diminuer le contraste consiste à traiter avec un filtre passe-bas le rapport A1IA2 comme montré à l'étape 54. Par conséquent, à l'étape 56, l'équation de sortie d'adaptation de contraste pour les deux images A1 et A2 est la sui vante: A1M2 = A2 * LPF(A1/A2), o A1M2 est la version à contraste adapté de A2 par rapport à A1 et LPF(.) est une fonction de filtre passe-bas. La fonction de filtre passe-bas est décrite plus en détail plus loin. Pour plusieurs images (N), soit A1, A2,, AK, AN les N images en considération (K A1MK = AK * LPF(A1/AK) o A1MK est la version à contraste adapté de AK par rapport à A1. Ainsi, une adaptation de contraste généralisoe a été réalisce, puisque C(A1) = C(AlM2) = = C(AlMK) = À. = C(AlMN). Le choix des paramètres dans la fonction de filtre passe-bas détermine essentiellement l'échelle d'adaptation de contraste obtenue. Divers types de filtres passe-bas peuvent être utilisés. Par exemple, on peut utiliser un filtre monocanal (ou "boxcar") à un seul paramètre. Un filtre monocanal lisse une image par la moyenne d'un voisinage de pixcls donné. Il est séparable et des méthodes efficaces existent pour son calcul. Chaque point de l'image ne nocessite que quatre opérations arithmétiques, quelle que soit la taille du noyau. La longueur du noyau séparable est variable et dépend de l'échelle d'adaptation de contraste lO souhaitée. Par exemple, si la taille du noyau vaut environ un dixième de la taille de l'image, en prenant une image carrce et un noyau carré, on obtient une adaptation de contraste globale excellente. D'autre part, l'utilisation d'une taille de noyau trop petite produit des dessins tache tés indésirables dans les images adaptées. Par conséquent, un noyau lS raisonnablement grand doit être utilisé pour éviter tout artéfact per ceptible en utilisant cette méthode. Pour résumer, une image A2 doit être adaptée sur une autre image Al de la même scène ou du même objet pour obtenir l'image adaptée A1M2 en utilisant la relation: Al,2 = A2 * LPF(Al/A2) o LPF est une fonction de filtre passe-bas. De préférence la fonction de filtre passe-bas est un filtre monocanal et les paramètres du filtre sont spécifiques à l'application. Pour des applications généra les, la longueur du noyau du filtre vaut un dixième de la longueur de l'image (en prenant une image carrce et un noyau carré). En outre, en pratique, l'équation ci-dessus peut avoir besoin d'être modifice afin d'éviter l'amplification de bruit pendant la division d'images. Une régularisation peut être effectuce selon divers procédés pour empêcher l'amplification de bruit pendant la division d'images. Le rapport de division d'images a un numérateur Al et un dénominateur A2. Une méthode pour régulariser la division d'images consiste à ajouter une petite qu antité au dénominateur, c'est- à- dire que le dénominateur devient (A2 + ú), o par exemple ú = 1,O. L'équation devient donc: A1M2 = A2 * LPF(A1/(A2+ú)). Bien entendu, si aucune régularisation ne doit être effectuce, ú vaut 0. Une autre méthode de régularisation consiste à remplacer le rapport (A1/A2) par un rapport régularisé donné par (A1 * A2/(A2 * A2 + 6)), avec par exemple = 1,0. L'équation devient alors: A1M2 = A2 * LPF(A1 * A2/(A2 * A2 + 6)). Lorsque plusieurs images A2,, AK,, AN doivent être adaptées à une seule image A1, le processus ci-dessus peut être exé cuté par paires afin d'obtenir A1M2,..., A1MK..., A1MN. Liinvention a été décrite en connexion avec un ou plusieurs modes de réalisation, mais il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à ces modes de réalisation. REVENDICATIONS 1. Procédé d'adaptation de contraste d'une première image et d'une deuxième image, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant à: produire un rapport d'image de la première image et de la r. deuxleme 1mage; filtrer le rapport d'image afin de former un rapport filtré; et multiplier la deuxième image par le rapport filtré afn de for mer une image ajustée. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le filtrage comprend un filtrage passe-bas. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le filtrage passe-bas comprend un filtrage monocanal. 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le fait de for mer un rapport d'image comprend le fait de former un rapport d'image ayant un numérateur et un dénominateur et dans lequel une régularisa tion comprend le fait d'ajouter une constante au dénominateur. 5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le fait de for mer un rapport d'image comprend le fait de former un rapport d'image ayant un numérateur et un dénominateur et dans lequel une régularisa tion comprend le fait de mltiplier le numérateur par la deuxième image et le dénominateur par la deuxième image et d'ajouter une cons tante au dénominateur. 6. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le fait de multiplier comprend le fait de multiplier la deuxième image par le rap port filtré afin de former l'image ajustée, l'image ajustée étant adaptée en contraste sur la première image. 7. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le fait de multiplier comprend le fait de multiplier la deuxième image par le rap port filtré afin de former l'image ajustée, l'image ajustée étant adaptée en luminosité sur la première image. - 8. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le fait de multiplier comprend le fait de multiplier la deuxième image par le rap port filtré afin de former l'image ajustée, l'image ajustée étant adaptée en contraste et en luminosité sur la première image. 9. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre, avant de filtrer, le fait de régulariser un rapport d'image de la deuxième image par rapport à la première image afin de former un rap port d'image régularisé. 10. Procédé de mise en _uvre d'un dispositif d'images numé riques, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant à: produire une première image numérique; .. ,. produre une deuxleme mage numenque; adapter la deuxième image sur la première image au moyen des opérations consistant à produire un rapport d'image de la première image et de la deuxième image; régulariser un rapport d'image de la deuxième image par rap port à la première image afin de former un rapport d'image régularisé; filtrer le rapport d'image régularisé afin de former un rapport filtré; et multiplier la deuxième image par le rapport filtré afin de for ., mer une mage aJustee. 11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel le filtrage comprend un filtrage passe-bas. 12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel le filtrage passe-bas comprend un filtrage monocanal. 13. Procédé selon la revendication 10, dans lequel le fait de former un rapport d'image comprend le fait de former un rapport d' image ay ant un numér ateur et un dénomin ateur et dans lequel le fait de régulariser comprend le fait d'ajouter une constante au dénomina teur. 14. Procédé selon la revendication 10, dans lequel le fait de former un rapport d'image comprend le fait de former un rapport d ' imag e ay ant un numérateur et un dénomin ateur et d an s lequel le fait de régulariser comprend le fait de multiplier le numérateur par la deuxième image et le dénominateur par la deuxième image et d'ajouter une constante au dénominateur. 15. Procédé selon la revendication 10, dans lequel le fait de multiplier comprend le fait de multiplier la deuxième image par le rap port filtré afin de former l'image ajustée, l'image ajustée étant adaptée en contraste sur la première image. 16. Procédé selon la revendication 10, dans lequel le fait de multiplier comprend le fait de multiplier la deuxième image par le rap port filtré afin de former l'image ajustée, l'image ajustée étant adaptée en luminosité sur la première image. 17. Procédé selon la revendication 10, dans lequel le fait de multiplier comprend le fait de multiplier la deuxième image par le rap port filtré afin de former l'image ajustée, l'image ajustée étant adaptée en contraste et en luminosité sur la première image. 18. Système d'imagerie (10) caractérisé en ce qu'il comprend: un dispositif (26) de formation d'images pour produire une 1S première image et une deuxième image; et un dispositif de commande (28) couplé audit dispositif de formation d'images pour recevoir ladite première image et ladite deuxième image; ledit dispositif de commande (28) produisant un rap port d'image de la première image et de la deuxième image, régulari sant un rapport d'image de la deuxième image par rapport à la pre mière image afin de forrner un rapport d'image régularisé, filtrant le rapport d'image régularisé afin de former un rapport filtré, et multi pliant la deuxième image par le rapport filtré afn de former une image ajustée. 19. Système d'imagerie (10) selon la revendication 18, com prenant en outre un dispositif d'affichage (30) couplé audit dispositif de commande pour afficher ladite image ajustée. 20. Système d'imagerie (10) selon la revendication 18, com prenant en outre un support de stockage (32) pour stocker la première