一种全参考电阻抗成像图像质量评价方法技术

本发明专利技术为一种全参考电阻抗成像图像质量评价方法。该图像质量评价方法将电阻抗成像场域的真实电阻率分布图像作为参考图像，将电阻抗成像结果图像作为评价对象，通过计算成像结果与参考图像对应像素点像素值归一化后的像素均方误差(Pixel Mean Squared Error,PMSE)和对比度均方误差(Contrast Mean Squared Error,CMSE)，将两种误差作为图像的分辨率和对比度评价指标，并纵向比较两种误差的大小来实现对电阻抗成像图像质量的评价，从而实现对电阻抗成像的算法和成像能力的优劣进行评判。整个评价方法数学过程简单、合理，能实现对电阻抗成像图像质量的快速和准确的评价。

【技术实现步骤摘要】
一种全参考电阻抗成像图像质量评价方法
本专利技术属于成像图像质量评价方法，尤其是涉及电阻抗成像的图像质量评价方法。
技术介绍
生物组织包含着丰富的电学信息。不同的生物组织处于不同的生命状态时具有不同的电阻率，通过生物组织电阻率分布图像可以对其结构和功能进行医学判定，具有重要的医学价值。电阻抗成像技术是一种对场域的电阻率分布进行成像的新型成像技术，其主要应用于医疗成像领域，具有非侵入、设备简单和造价低的特点。电阻抗成像通过电极在场域边界施加电流激励，测量电极上的边界电位，运用测量数据对场域的电阻率分布进行重建，并进行图像处理得到电阻率分布图像。电阻抗成像是一个电磁场逆问题，具有“软场”特点，算法中体现出严重病态性。运用不同的算法得到的成像效果有所不同，在考察成像的图像质量时，目前多是通过肉眼直接辨别，少有数学上的客观指标对成像质量进行评价。运用现有的图像质量评价标准对电阻抗成像的图像进行评价，其算法比较复杂，评价过程不够直观。因此，需要建立一种简单直观的评价指标来对电阻抗成像的图像质量进行客观评价，甄别不同算法的成像能力优劣。
技术实现思路
本专利技术旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种评价方法理论简单，评价过程直观，实现了电阻抗成像图像质量的客观评价的全参考电阻抗成像图像质量评价方法。本专利技术的技术方案如下：一种全参考电阻抗成像图像质量评价方法，其包括步骤：1)、获取需要电阻抗成像的场域，并将电阻抗成像的场域通过有限元软件剖分成若干个单元，将所述进行有限元剖分的单元作为像素点，每一个单元的实际电导率作为所述像素点的像素值，形成图像质量评价的参考图像；2)、对步骤1)参考图像的场域通过电阻抗成像算法进行成像，得到成像结果图像；3)、提取步骤1)参考图像的像素点和像素值，以及提取电阻抗成像图像的像素点和像素值，计算电阻抗成像结果相对于参考图像的像素均方误差和对比度均方误差，将不同成像结果图像的像素均方误差和对比度均方误差进行分别比较作为图像质量评价指标对图像质量进行判定。进一步的，所述步骤3还包括对参考图像中的像素值进行归一化处理的步骤。进一步的，所述步骤3还包括计算场域中每个目标对应的区域的像素平均值和剩余的场域背景的像素平均值，作为成像对比度评价中的每个目标的像素值和背景像素值。进一步的，所述步骤3将不同成像结果图像的像素均方误差和对比度均方误差进行分别比较作为图像质量评价指标对图像质量进行判定。所述像素均方误差为对比度均方误差为式中u是场域剖分的单元数即像素点数，ρi、ρ′i分别为第i个单元设置的电阻率和电阻抗成像后得到的电阻率；(2)式中t是场域中关注的成像目标个数，ρj、ρ′j分别为第j个成像目标成像前后的平均电阻率；ρb、ρ′b分别为场域背景成像前后的平均电阻率。本专利技术的优点及有益效果如下：本专利技术通过将像素均方误差和对比度均方误差两种图像指标作为电阻抗成像图像质量的判定标准，其
技术实现思路
具有以下优点：(1)将像素均方误差和对比度均方误差分别进行计算和比较，可以对电阻抗成像的分辨率和对比度进行分别评价，实现对不同成像算法的成像分辨率和对比度能力的分别判定。(2)在图像质量的判定过程中，对像素值进行归一化处理，可以避免由成像目标和成像背景电阻率设置差异造成的比例差异。(3)该电阻抗成像图像质量判定方法中的均方误差定义在实际运用中理论算法简单，物理意义明显，能清晰明确地对不同成像算法对同一成像区域成像得到的图像结果的质量优劣判定。附图说明图1是本专利技术提供优选实施例的流程图；图2为本专利技术的圆形场域双目标成像模型示意图和有限元剖分图；图3为本专利技术针对评价的三种不同算法得到的电阻抗成像结果图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例。本专利技术解决上述技术问题的技术方案是：为了实现上述目的，本专利技术的采用的技术方案如下：参照图1所示，为本专利技术提供优选实施例的流程图；包括步骤：1、对电阻抗成像的场域进行有限元剖分，获取剖分的单元作为像素点，每一个单元的实际电率作为该像素点的像素值，作为图像质量评价的参考图像。2、对参考图像的场域通过电阻抗成像算法进行成像，得到成像结果图像，同1中方法提取像素点的像素值(像素值均为归一化值)。计算成像结果相对于参考图像的像素均方误差和对比度均方误差如下：像素均方误差为对比度均方误差为(1)式中u是场域剖分的单元数(像素点数)，ρi、ρ′i分别为第i个单元设置的电阻率和电阻抗成像后得到的电阻率；(2)式中t是场域中关注的成像目标个数，ρj、ρj′分别为第j个成像目标成像前后的平均电阻率；ρb、ρ′b分别为场域背景成像前后的平均电阻率；3、将电阻抗成像图像的像素均方误差和对比度均方误差进行分别作为图像质量评价指标，即对不同图像的PMSE和CMSE进行分别比较对图像质量进行比较。本专利技术提出了一种全参考电阻抗成像图像质量评价方法，以两个目标的电阻抗成像为例说明其具体的实现方式：如图2将需要电阻抗成像的场域进行有限元剖分，该剖分结果包含的单元数u＝2493，设置目标电阻率为5Ω·m，场域其他部分的背景电阻率为1Ω·m。对参考图像中的像素值进行归一化处理，得到参考图像的目标和背景对应的图像像素归一化值分别为1和0.2。对图2所示的场域运用不同的算法(例如三种不同的逆问题正则化算法)进行电阻抗成像，得到的成像结果如图3所示。对成像算法得到的每一个有限元单元的电阻率值进行归一化处理，作为成像结果的像素值分布。计算场域中两个目标对应的区域的像素平均值和剩余的场域背景的像素平均值，作为成像对比度评价中的ρ′j、ρ′b。对图3中三种成像算法得到的成像结果的图像质量进行评价，分别计算两种结果图像相对参考图像的像素均方误差和对比度均方误差，算法1：算法2：算法3：对计算结果进行纵向比较，三种算法得到的电阻抗成像图像中，PMSE3＜PMSE1＜PMSE2，CMSE3＜CMSE1＜CMSE2，第三种算法在分辨率和对比度指标中均具有最小值，因此第三种算法得到的成像结果具有最优的图像质量，因此该成像算法较其他两种具有良好的数值特性。以上这些实施例应理解为仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的保护范围。在阅读了本专利技术的记载的内容之后，技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本专利技术权利要求所限定的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全参考电阻抗成像图像质量评价方法，其特征在于，包括步骤：1)、获取需要电阻抗成像的场域，并将电阻抗成像的场域通过有限元软件剖分成若干个单元，将所述进行有限元剖分的单元作为像素点，每一个单元的实际电导率作为所述像素点的像素值，形成图像质量评价的参考图像；2)、对步骤1)参考图像的场域通过电阻抗成像算法进行成像，得到成像结果图像；3)、提取步骤1)参考图像的像素点和像素值，以及提取电阻抗成像图像的像素点和像素值，计算电阻抗成像结果相对于参考图像的像素均方误差和对比度均方误差，将不同成像结果图像的像素均方误差和对比度均方误差进行分别比较作为图像质量评价指标对图像质量进行判定。

【技术特征摘要】
1.一种全参考电阻抗成像图像质量评价方法，其特征在于，包括步骤：1)、获取需要电阻抗成像的场域，并将电阻抗成像的场域通过有限元软件剖分成若干个单元，将所述进行有限元剖分的单元作为像素点，每一个单元的实际电导率作为所述像素点的像素值，形成图像质量评价的参考图像；2)、对步骤1)参考图像的场域通过电阻抗成像算法进行成像，得到成像结果图像；3)、提取步骤1)参考图像的像素点和像素值，以及提取电阻抗成像图像的像素点和像素值，计算电阻抗成像结果相对于参考图像的像素均方误差和对比度均方误差，将不同成像结果图像的像素均方误差和对比度均方误差进行分别比较作为图像质量评价指标对图像质量进行判定。2.根据权利要求1所述全参考电阻抗成像图像质量评价方法，其特征在于，所述步骤3还包括对参考图像中的像素值进行归一化处理的步骤。3.根据权利要求1-2之一所述的全参考电阻抗成像图像质量评价方法，其特征在于，计算场域中每个目标对应的区域的像素平均值和剩余的场域背景的像素平均值，作为成像对比度评价中的每个目标的像素值和背景像素值。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李星，杨帆，罗汉武，高兵，冉佳，何为，韩升，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50