基于图像聚类和灰度投影的舌体定位方法技术

技术编号:20920423 阅读:28 留言:0更新日期:2019-04-20 10:30
本发明专利技术涉及一种基于图像聚类和灰度投影的舌体定位方法。首先对HSI颜色空间中的色调分量进行聚类以确定三个分割阈值,接着对色调分量进行图像阈值分割处理和形态学操作以产生一幅二值图像,将其中的最大目标区域作为舌体区域粗提取结果,最后在舌图像红色分量上执行灰度投影来进行舌体的行列定位,从而获得舌体定位结果。本发明专利技术具有良好的舌体定位效果,且本发明专利技术方法简单有效。

Tongue location method based on image clustering and gray projection

The present invention relates to a tongue location method based on image clustering and gray projection. Firstly, the hue components in HSI color space are clustered to determine three segmentation thresholds. Then, the hue components are processed by image threshold segmentation and morphological operation to produce a binary image. The maximum target region is taken as the result of rough extraction of tongue region. Finally, the grey projection is performed on the red component of tongue image to locate the ranks of tongue body, so as to obtain tongue. Body localization results. The invention has good effect of tongue body positioning, and the method of the invention is simple and effective.

【技术实现步骤摘要】
基于图像聚类和灰度投影的舌体定位方法
本专利技术属于图像处理
,用于对中医自动化舌诊中采集到的舌图像中的舌体进行自动定位,为中医自动化舌诊后续的舌体分割、舌体识别与诊断工作提供基础,具体涉及一种基于图像聚类和灰度投影的舌体定位方法。
技术介绍
舌诊是传统中医“望诊”的主要内容之一,是具有中医特色的传统诊断方法之一。舌象是反映人体生理功能和病理变化最敏感的指标,在中医诊疗过程中具有重要的应用价值。应用图像处理技术,建立舌诊信息的客观量化、识别方法,实现中医舌诊的自动化,对中医现代化具有重要的现实意义。自动化舌诊系统中,病人的舌图像经过数字采集仪器(工业相机、摄像头等)获取后,必须首先对目标区域(舌体)进行自动的分割。因此,舌图像分割成了连接舌图像采集和舌体识别与诊断的重要纽带。舌图像分割存在一定的挑战和困难。这些困难源于舌图像自身的特性:(1)舌体的颜色与脸部的颜色特别是嘴唇的颜色很接近,容易混淆;(2)舌体作为一个软体,没有固定的形状,舌体形状的个体差异性大;(3)从医学病理学的角度来看,舌体不平滑,舌苔舌质因人而异,病理特征差异较大;(4)舌体的裂纹、舌苔色块也会严重影响舌体的分割。舌体的定位旨在找到舌体所在的矩形区域。舌体定位可以帮助排除舌体以外的嘴唇中上部分和人脸的大部分区域,避免嘴唇中上部分与舌体颜色近似、人脸与舌体颜色近似、人脸褶皱等给舌体分割带来干扰,有助于舌图像中舌体的自动分割。张灵和秦鉴[1]根据对舌图像的观察,总结出了两个先验知识,在此基础上提出了一种基于灰度投影(GP,GrayProjection)的舌体定位方法。这两个先验知识是:(1)舌图像中舌体根部区域通常比人脸的其他区域更暗;(2)当生成舌图像时,由于拉伸的舌体阻挡光线,舌体轮廓附近可能存在偏暗的区域。这些偏暗的区域所涉及的图像行和图像列比其他图像行和图像列具有更低的平均灰度值。利用上述先验知识,基于灰度投影的舌体定位方法(GP)先将一幅彩色图像转化为灰度图像,然后通过如下步骤实现舌图像中舌体的定位:(1)计算图像中每一行的平均灰度值和每一列的平均灰度值;(2)在前半部分图像行中找到具有最低平均灰度值的行记其行号为Rup,在后半部分图像行中找到具有最低平均灰度值的行记其行号为Rdown,在左半部分图像列中找到具有最低平均灰度值的列记其列号为Cleft,在右半部分图像列中找到具有最低平均灰度值的列记其列号为Cright;(3)使用Rup、Rdown、Cleft和Cright界定的矩形区域作为舌体定位的结果。在探索了基于灰度投影的舌体定位方法后,申请人发现:此方法在通过图像采集设备获取的原始舌图像上进行舌体定位,效果差;在剪裁后的舌图像上进行舌体定位,有一定的效果;但是,目前还没有人提出适合舌体定位的图像自动剪裁方法,需要手动进行图像剪裁,费时费力。为了实现在原始舌图像上的舌体定位,本专利技术提出一种基于图像聚类和灰度投影的舌体定位算法,获得了良好的舌体定位效果。参考文献:[1]张灵,秦鉴.基于灰度投影和阈值自动选取的舌像分割方法.中国组织工程研究与临床康复,2010,14(9):1638–1641.。
技术实现思路
本专利技术的目的在于实现在原始舌图像上的舌体定位,提供一种基于图像聚类和灰度投影的舌体定位方法,具有良好的舌体定位效果。为实现上述目的,本专利技术的技术方案是:一种基于图像聚类和灰度投影的舌体定位方法,包括如下步骤:步骤S1、输入舌图像,进行舌体区域粗提取;步骤S2、舌体定位:对步骤S1粗提取的舌体区域,先利用灰度投影技术实现行定位,然后利用二值化结果进行列定位,最后结合行与列的定位结果确定舌体所在的矩形区域,实现舌体定位。在本专利技术一实施例中,所述步骤S1的具体实现步骤如下:步骤S11、颜色空间映射:将一幅彩色舌图像从RGB颜色空间映射到HSI颜色空间:其中,在公式(1)-(4)中,R、G和B分别代表图像的红色、绿色和蓝色分量;步骤S12、基于聚类的分割阈值确定:在HSI颜色空间的色调分量上执行聚类,迭代更新各类中心,直到类中心不再变化;每次迭代根据每个像素点色调值与各类中心之间的绝对色调差异最小原则将像素点对应的色调值归到各类别中的一个,然后将每个类别中心更新为该类像素点的平均色调值;在图像聚类结束之后,将各个最终的类中心对应的色调值按升序排列放入集合Tset中;步骤S13、图像阈值分割处理和形态学运算:首先,利用Tset中的元素对图像的色调分量进行如下的阈值分割:其中,Tset(i)表示Tset中的第i个元素;然后,依次对阈值分割结果Bimg执行形态学开运算和图像填充操作以获得修正后的阈值分割结果RBimg;步骤S14、舌体区域粗提取:将步骤S13阈值分割结果中的最大目标区域作为舌体区域的粗提取结果Oimg。在本专利技术一实施例中,所述步骤S12中聚类的类别数设为3,3个初始类中心分别设定为色调分量的最小值、平均值、最大值。在本专利技术一实施例中,所述步骤S2的具体实现步骤如下:步骤S21、基于灰度投影的行定位:以原始舌图像的红色分量作为灰度投影的对象,且只对目标像素点进行灰度投影操作,目标像素点即舌体区域粗提取结果Oimg中的白色像素点;具体地:首先,计算图像中包含目标像素点的每一行上目标像素点的平均灰度值,然后将具有最低平均灰度值的行作为舌体定位矩形区域的上界,其行号记为Rup;其次,将Oimg中目标像素点的最大行作为舌体矩形定位区域的下界,其行号记为Rdown;最后,将行范围[RupRdown]之外的目标像素点,即虚假的舌体像素点清除变成黑色的背景点,得到二值化图像;步骤S22、利用步骤S21获得的二值化图像进行列定位,得到舌体定位矩形区域的左边界Cleft和右边界Cright;步骤S23、舌体定位:使用行边界Rup和Rdown,及列边界Cleft和Cright确定出矩形区域,作为舌体定位结果。相较于现有技术,本专利技术具有以下有益效果:本专利技术具有良好的舌体定位效果,且本专利技术方法简单有效。附图说明图1为本专利技术方法流程图。图2为舌体定位结果,其中:图2(a)为原图,图2(b)为色调(hue)分量阈值分割结果,图2(c)为修正后的阈值分割结果,图2(d)为仅保留子图图2(c)中最大目标区域的二值图像,图2(e)为子图2(d)为行剪裁后的结果,图2(f)为舌体定位结果。图3为形态学开运算使用的结构元素。图4为舌体尺寸差异较大的舌图像定位结果。图5为舌体形状差异较大的舌图像定位结果。图6为舌体颜色差异较大的舌图像定位结果。图7为舌体厚舌苔和强纹理的舌图像定位结果。具体实施方式下面结合附图,对本专利技术的技术方案进行具体说明。本专利技术提出了一种基于图像聚类和灰度投影的舌体定位方法,包括如下步骤:步骤S1、输入舌图像,进行舌体区域粗提取;步骤S2、舌体定位:对步骤S1粗提取的舌体区域,先利用灰度投影技术实现行定位,然后利用二值化结果进行列定位,最后结合行与列的定位结果确定舌体所在的矩形区域,实现舌体定位。所述步骤S1的具体实现步骤如下:步骤S11、颜色空间映射:将一幅彩色舌图像从RGB颜色空间映射到HSI颜色空间:其中,在公式(1)-(4)中,R、G和B分别代表图像的红色、绿色和蓝色分量;步骤S12、基于聚类的分割阈值确定:在HSI颜本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于图像聚类和灰度投影的舌体定位方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤S1、输入舌图像,进行舌体区域粗提取;步骤S2、舌体定位:对步骤S1粗提取的舌体区域,先利用灰度投影技术实现行定位,然后利用二值化结果进行列定位,最后结合行与列的定位结果确定舌体所在的矩形区域,实现舌体定位。

【技术特征摘要】
1.一种基于图像聚类和灰度投影的舌体定位方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤S1、输入舌图像,进行舌体区域粗提取;步骤S2、舌体定位:对步骤S1粗提取的舌体区域,先利用灰度投影技术实现行定位,然后利用二值化结果进行列定位,最后结合行与列的定位结果确定舌体所在的矩形区域,实现舌体定位。2.根据权利要求1所述的基于图像聚类和灰度投影的舌体定位方法,其特征在于,所述步骤S1的具体实现步骤如下:步骤S11、颜色空间映射:将一幅彩色舌图像从RGB颜色空间映射到HSI颜色空间:其中,在公式(1)-(4)中,R、G和B分别代表图像的红色、绿色和蓝色分量;步骤S12、基于聚类的分割阈值确定:在HSI颜色空间的色调分量上执行聚类,迭代更新各类中心,直到类中心不再变化;每次迭代根据每个像素点色调值与各类中心之间的绝对色调差异最小原则将像素点对应的色调值归到各类别中的一个,然后将每个类别中心更新为该类像素点的平均色调值;在图像聚类结束之后,将各个最终的类中心对应的色调值按升序排列放入集合Tset中;步骤S13、图像阈值分割处理和形态学运算:首先,利用Tset中的元素对图像的色调分量进行如下的阈值分割:其中,Tset(i)表示Tset中的第i个元素;然后,依次对阈值分割结果Bimg执行形态学开运算和图像填充操作以获得修正后的阈值分割...

【专利技术属性】
技术研发人员:李灿东李佐勇周常恩朱龙林雪娟刘伟霞吴长汶辛基梁闵莉俞洁
申请(专利权)人:福建中医药大学
类型:发明
国别省市:福建,35

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