一种基于人体解剖结构的X光消化道图像清晰度评价方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种基于人体解剖结构的X光消化道图像清晰度评价方法，包括如下步骤：(1)获取感兴趣区域，(2)基于阈值的图像分割，(3)解剖结构边缘提取，(4)边缘曲线拟合，(5)计算边缘光滑度。本发明专利技术能够自动提取解剖结构的边缘，自动计算光滑度，不依赖主观经验就能够快速完成图像清晰度评价。与使用专用评价模型方法相比较，本发明专利技术无需设计加工评价模型，仅使用人体解剖结构的特性就可快速、简便、准确地完成图像清晰度评价。与设计专用低剂量X光成像设备的方法相比较，本发明专利技术适用于传统X光成像设备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种图像处理方法，具体地说是医学领域图像处理方法。
技术介绍
自1895年伦琴发现了 X射线，一百多年来，不论在科学研究或是生活中，都有广泛 的应用。X光图像作为图像的一种，近年来在医学、生命科学、军事、各工业部门和工程领域 中的应用呈现持续增长的趋势。根据统计，医疗诊断仪器中，X光的应用占有60%。X光透 视与成像早就在医院广泛应用。在医院各类高精度医疗装备中，医用X光诊断是应用最早、 临床普及面最广的医学影像检查手段。X光诊断不仅曝光时间短、空间分辨率高，而且图像 中包含了巨大的信息量。因此，尽管自20世纪50年代以后，其它医学影像设备相继出现， 但是在骨骼、胃肠、血管及乳腺等检查方面，X光诊断设备检查仍然具有一定的优势。它大大 提高了医疗检验的速度和准确程度，使我们可以更快更直接地了解身体一些部位的状况。 X光诊断具有两面性。生物细胞经一定量的X线照射后会受到损害甚至坏死。利 用X线的这个效应，可以通过放射治疗来破坏肿瘤组织。然而，对于仅做X光常规检查的普 通受检者，X光照射过量将会导致正常组织的损伤，可能产生随机性效应，如致癌和遗传效 应，进而损害健康。如今，人们把健康看的越来越重要，因此在实施X光诊断中，在保证成像 质量前提下，如何保障受检者的安全问题便越来越重要。为防止X光对人体的伤害，医学界 通过降低医源性辐射限值来控制患者在X光诊断中遭受的辐射，并开展大量低剂量X光的 成像研究。目前医学界的低剂量研究主要集中在肺部检查，尤其是CT检查，而普通X光的 低剂量研究基本处于停滞状态。特别是消化道X光检查，由于其在急腹症和胃肠道等疾病 诊疗过程中的广泛应用，因此，针对普通X光的低剂量研究具有重要意义。 腹部成像是普通X光成像难度较大的一类。图像质量由于受人体脂肪厚度、成像 参数和X光机的成像系统等因素影响，在相同成像系统下，成像质量也有较大差异。目前， 医院使用的X光机通常都是手动调节射线管的参数，在操作过程中，医师需要不断的改变 参数的大小，以便在低放射剂量前提下找到最清晰、诊断信息最多的图像。而这种依赖医师 经验对图像质量评价往往具有一定主观性，难以达到客观量化。如果操作医师经验不足，对 图像判断不清；或者部分机器"雪花"大，图像质量差，放射线医师需长时间操作，造成受检 者照射时间长，福射量大，对受检者的身体会造成损害。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供通过图像处理方法自动提取边缘，判断图像上边缘的光滑 程度，快速、简便地完成图像质量评价的一种基于人体解剖结构的X光消化道图像清晰度 评价方法。 本专利技术的目的是这样实现的： 本专利技术一种基于人体解剖结构的X光消化道图像清晰度评价方法，其特征是： (1)获取感兴趣区域： 选取图像上一个矩形感兴趣区域，使光滑边缘的一段位于该矩形的中，并保存该 矩形内图像内容； ⑵基于阈值的图像分割： 在感兴趣矩形区域内图像中，光滑边缘将图像分为两部分，即对图像或上下、或左 右、或对角线分割，两部分分别为图像的前景和背景； 利用直方图获得分割阈值，具体方法如下： 1)将感兴趣区域内图像所有像素按照从0到255像素值分组，每一阶均计算等于 该像素值的像素个数； 2)将各阶像素个数累加，记为Β_; 3)设置背景像素数为Bb_，将初始化为0 ; 4)从0开始到255,将每一阶像素数累加到Bb_中，直到B b_大于B _/2 ; 5)记录当前阶的像素值作为分割阈值Thd ; (3)解剖结构边缘提取： 通过阈值Thd将感兴趣区域内图像二值化，对该二值化后的图像进行形态学处 理，包括连续N次侵蚀和连续N次膨胀，将形态学处理后的图像进行边缘提取，采用canny 算子进行检测，从检测出的边缘中挑选长度最长的边缘作为解剖结构的边缘曲线E ; (4)边缘曲线拟合： 利用三次样条曲线对提取的边缘进行拟合：首先取边缘E中任意2点间曲线的三 次多项式参数方程，然后对2点间曲线进行分段拟合，最后对各曲线进行光滑连接处理形 成拟合曲线Ef; (5)计算边缘光滑度： 对边缘曲线E中每个点，计算其到Ef的最近距离，该结果作为评价该曲线的光滑 程度，同样也代表该图像的清晰度，具体方法如下： 1)取曲线E上第i点，使用公式： 计算其到E f上各个点 (x.j，y.j I j = 1，2, 3...)的距离； 2)提取Ef上距离（X ^ yj最近点（xinin, yinin)，保存该距离为dinin; 3)设E上共Μ个点，重复上述1)、2)，计算出E上所有点到拟合曲线Ef的最短距 离，利用公式计算平均距离来评价边缘光滑程度。 本专利技术的优势在于： 1、与使用专用评价模型方法相比较，本专利技术无需设计加工评价模型，仅使用人体 解剖结构的特性就可快速、简便、准确地完成图像清晰度评价。 2、与设计专用低剂量X光成像设备的方法相比较，本专利技术适用于传统X光成像设 备。【附图说明】 图la为人体腹部立位平片，图lb为人体腹部立位平片中感兴趣区域图像； 图2a为感兴趣区域图像，图2b为直方图及分割阈值，图2c为二值化的图像，图2d 为提取边缘的图像； 图3为曲线拟合结果； 图4为本专利技术的流程图。【具体实施方式】 下面结合附图举例对本专利技术做更详细地描述： 结合图1~4,本专利技术的实现流程如下： 1.获取感兴趣区域 普通X光图像中能够显示出人体自然的解剖结构。这些解剖结构中，存在一些边 缘光滑的成像区域，比如X光腹部图像，通常包含光滑的肺部下缘。利用这些自然的解剖结 构的形态特性，通过图像处理技术提取边缘用于判断图像清晰度。因此，对普通X光图像处 理的第一步，手动选取图像上一个矩形感兴趣区域，使光滑边缘的一段位于该矩形的中，并 保存该矩形内图像内容。 2.基于阈值的图像分割 在感兴趣矩形区域内图像中，光滑边缘通常将图像分为面积近似的两部分，即对 图像或上下、或左右、或对角线分割。两部分分别为图像的前景和背景。为将前景和背当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于人体解剖结构的X光消化道图像清晰度评价方法，其特征是：(1)获取感兴趣区域：选取图像上一个矩形感兴趣区域，使光滑边缘的一段位于该矩形的中，并保存该矩形内图像内容；(2)基于阈值的图像分割：在感兴趣矩形区域内图像中，光滑边缘将图像分为两部分，即对图像或上下、或左右、或对角线分割，两部分分别为图像的前景和背景；利用直方图获得分割阈值，具体方法如下：1)将感兴趣区域内图像所有像素按照从0到255像素值分组，每一阶均计算等于该像素值的像素个数；2)将各阶像素个数累加，记为Bsum；3)设置背景像素数为Bbsum，将初始化为0；4)从0开始到255，将每一阶像素数累加到Bbsum中，直到Bbsum大于Bsum/2；5)记录当前阶的像素值作为分割阈值Thd；(3)解剖结构边缘提取：通过阈值Thd将感兴趣区域内图像二值化，对该二值化后的图像进行形态学处理，包括连续N次侵蚀和连续N次膨胀，将形态学处理后的图像进行边缘提取，采用canny算子进行检测，从检测出的边缘中挑选长度最长的边缘作为解剖结构的边缘曲线E；(4)边缘曲线拟合：利用三次样条曲线对提取的边缘进行拟合：首先取边缘E中任意2点间曲线的三次多项式参数方程，然后对2点间曲线进行分段拟合，最后对各曲线进行光滑连接处理形成拟合曲线Ef；(5)计算边缘光滑度：对边缘曲线E中每个点，计算其到Ef的最近距离，该结果作为评价该曲线的光滑程度，同样也代表该图像的清晰度，具体方法如下：1)取曲线E上第i点，使用公式计算其到Ef上各个点(xj,yj|j＝1,2,3…)的距离；2)提取Ef上距离(xi,yi)最近点(ximin,yimin)，保存该距离为dimin；3)设E上共M个点，重复上述1)、2)，计算出E上所有点到拟合曲线Ef的最短距离，利用公式计算平均距离来评价边缘光滑程度。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：栾宽，李金，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23