基于对称水平集的舌体图像分割方法、系统、设备及介质技术方案

本公开公开了基于对称水平集的舌体图像分割方法、系统、设备及介质，对待分割图像提取舌体的对称轴，并基于舌体对称轴的中点得到待分割图像的初始轮廓曲线；构造对称水平集模型，所述对称水平集模型为在水平集模型的基础上添加对称性检测约束项；对称性检测约束项采用舌体对称轴作为反射变换的参考线；对待分割图像提取梯度图；采用对称水平集模型对初始轮廓曲线进行处理：初始轮廓曲线依据对称性水平集的能量函数在梯度图范围内扩大，并通过变分法求解对称水平集模型的能量函数的最小值，最小值所对应的轮廓曲线即为切割的边界。

Tongue Image Segmentation Method, System, Equipment and Media Based on Symmetric Level Set

【技术实现步骤摘要】
基于对称水平集的舌体图像分割方法、系统、设备及介质
本公开涉及图像分割，特别是涉及基于对称水平集的舌体图像分割方法、系统、设备及介质。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提到了与本公开相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。在实现本公开的过程中，专利技术人发现现有技术中存在以下技术问题：长期以来，舌诊都是靠医生的临床经验进行目视观察，这造成了诊断结果主观性、不确定性等缺点。同时由于图像采集过程中存在着不确定因素，且舌体图像中舌体与周围组织颜色相似，轮廓模糊，因此很难找到自动、精确、通用的舌体分割方法。由于病理性舌体的特殊性和图像采集设备的原因，舌体的分割难点主要体现在以下几个方面：1)舌体颜色与背景颜色相近，颜色对比度低；2)舌体表面有厚涂层且舌体中间存在舌裂现象；3)舌体位置不正且容易存在光斑噪声。这些原因会导致舌体的梯度图模糊，梯度值差别小，分割曲线通常无法准确停止在目标轮廓边缘。近年来，利用水平集模型进行舌体分割的方法得到了广泛应用。但由于大部分基于水平集的舌体分割方法常常出现分割不完全，边界泄露等问题，分割结果的准确性难以保证。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本公开提供了基于对称水平集的舌体图像分割方法、系统、设备及介质，不同于传统水平集模型，本公开考虑到舌体本身的形状特点，提出了一种新颖的水平集初始化方法，并在演化模型中加入对称性检测约束项，完成了适合绝大多数现实状况的自动精确舌体分割；第一方面，本公开提供了基于对称水平集的舌体图像分割方法；基于对称水平集的舌体图像分割方法，包括：对待分割图像提取舌体的对称轴，并基于舌体对称轴的中点得到待分割图像的初始轮廓曲线；构造对称水平集模型，所述对称水平集模型为在水平集模型的基础上添加对称性检测约束项；对称性检测约束项采用舌体对称轴作为反射变换的参考线；对待分割图像提取梯度图；采用对称水平集模型对初始轮廓曲线进行处理：初始轮廓曲线依据对称性水平集的能量函数在梯度图范围内扩大，并通过变分法求解对称水平集模型的能量函数的最小值，最小值所对应的轮廓曲线即为切割的边界。第二方面，本公开还提供了基于对称水平集的舌体图像分割系统；基于对称水平集的舌体图像分割系统，包括：初始轮廓曲线获取模块，其被配置为对待分割图像提取舌体的对称轴，并基于舌体对称轴的中点得到待分割图像的初始轮廓曲线；对称水平集模型构造模块，其被配置为构造对称水平集模型，所述对称水平集模型为在水平集模型的基础上添加对称性检测约束项；对称性检测约束项采用舌体对称轴作为反射变换的参考线；梯度图提取模块，其被配置为对待分割图像提取梯度图；分割模块，其被配置为采用对称水平集模型对初始轮廓曲线进行处理：初始轮廓曲线依据对称性水平集的能量函数在梯度图范围内扩大，并通过变分法求解对称水平集模型的能量函数的最小值，最小值所对应的轮廓曲线即为切割的边界。第三方面，本公开还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，执行第一方面所述方法的步骤。第四方面，本公开还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，执行第一方面所述方法的步骤。与现有技术相比，本公开的有益效果是：因为采用了对称性检测约束项，提出了对称水平集模型；所以在水平集分割过程中，如果零水平集曲线演化至弱梯度处或强噪声处，此时的零水平集曲线没有保持对称性，则在内部能量和图像对称性外力的共同作用下，分割不完全的一侧的约束力增加、能量增强。反之，如果零水平集函数在分割过程中保持对称，则约束项不参与演化过程。除了将对称性信息加入到约束项中，我们还通过一种新颖的方式，提取水平集的初始轮廓。根据构造的对称性检测约束项的特点，我们首先获得舌体的对称轴，并将初始轮廓曲线设为圆形区域。将初始轮廓形状设为圆形区域，保证了对称性检测约束项在初始分割状态下不作用于水平集函数，保持原有演化过程的图像力。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为本公开第一个实施例的方法流程图；图2为对称水平集模型对称轴获取方式；图3(a)-图3(h)为该方法的分割结果图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本公开使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。实施例一，本实施例提供了基于对称水平集的舌体图像分割方法；如图1所示，基于对称水平集的舌体图像分割方法，包括：对待分割图像提取舌体的对称轴，并基于舌体对称轴的中点得到待分割图像的初始轮廓曲线；构造对称水平集模型，所述对称水平集模型为在水平集模型的基础上添加对称性检测约束项；对称性检测约束项采用舌体对称轴作为反射变换的参考线；对待分割图像提取梯度图；采用对称水平集模型对初始轮廓曲线进行处理：初始轮廓曲线依据对称性水平集的能量函数在梯度图范围内扩大，并通过变分法求解对称水平集模型的能量函数的最小值，最小值所对应的轮廓曲线即为切割的边界。作为一个或多个实施例，所述对称性检测约束项的工作原理是：如果扩大后的轮廓曲线没有保持对称，则在对称水平集能量函数的作用下，分割不完全的一侧的轮廓曲线继续扩大；如果扩大后的轮廓曲线在分割过程中保持对称，则对称性检测约束项不参与扩大过程。所述分割不完全的一侧，是指扩大后的轮廓曲线内侧的区域，被对称轴划分为左右两侧，其中面积小的一侧称之为分割不完全的一侧。进一步地，对待分割图像提取梯度图的具体步骤为：利用对称水平集模型对待分割图像提取梯度图。应理解的，水平集模型，是指：一种界面追踪的数值方法，通过把界面定义为某个虚拟函数常数值的集合，将描述界面的变化转换成描述这一虚拟函数的变化。水平集模型的能量函数是指：其中，表示水平集函数；μ表示正则化项系数；表示正则化项，通过保证符号距离属性来约束曲线的形变。加入正则化项后不需要非周期性对水平集函数进行重新初始化；λ表示长度项系数；表示长度项，负责计算函数的线积分；α表示面积项系数；表示面积项，用于加快水平集函数的演化；p定义为表示水平集函数的梯度；g表示边缘停止函数；表示狄拉克函数；表示赫维赛德函数。应理解的，对称水平集模型的能量函数，是指：以对称性特征作为提取初始轮廓的依据，在水平集模型中加入对称性检测约束项；对称水平集模型的能量函数是指：其中，表示水平集函数；μ表示正则化项系数；表示正则化项，通过保证符号距离属性来约束曲线的形变，加入正则化项后不需要非周期性对水平集函数进行重新初始化；λ表示长度项系数；表示长度项，负责计算函数的线积分；α表示面积项系数；表示面积项，用于加快水平集函数的演化；p定义为表示水平集函数的梯度；g表示边缘停止函数；表示狄拉克函数；表示赫维赛德函数。表示赫维赛德函数的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于对称水平集的舌体图像分割方法，其特征是，包括：对待分割图像提取舌体的对称轴，并基于舌体对称轴的中点得到待分割图像的初始轮廓曲线；构造对称水平集模型，所述对称水平集模型为在水平集模型的基础上添加对称性检测约束项；对称性检测约束项采用舌体对称轴作为反射变换的参考线；对待分割图像提取梯度图；采用对称水平集模型对初始轮廓曲线进行处理：初始轮廓曲线依据对称性水平集的能量函数在梯度图范围内扩大，并通过变分法求解对称水平集模型的能量函数的最小值，最小值所对应的轮廓曲线即为切割的边界。

【技术特征摘要】
1.基于对称水平集的舌体图像分割方法，其特征是，包括：对待分割图像提取舌体的对称轴，并基于舌体对称轴的中点得到待分割图像的初始轮廓曲线；构造对称水平集模型，所述对称水平集模型为在水平集模型的基础上添加对称性检测约束项；对称性检测约束项采用舌体对称轴作为反射变换的参考线；对待分割图像提取梯度图；采用对称水平集模型对初始轮廓曲线进行处理：初始轮廓曲线依据对称性水平集的能量函数在梯度图范围内扩大，并通过变分法求解对称水平集模型的能量函数的最小值，最小值所对应的轮廓曲线即为切割的边界。2.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述对称性检测约束项的工作原理是：如果扩大后的轮廓曲线没有保持对称，则在对称水平集能量函数的作用下，分割不完全的一侧的轮廓曲线继续扩大；如果扩大后的轮廓曲线在分割过程中保持对称，则对称性检测约束项不参与扩大过程。3.如权利要求1所述的方法，其特征是，对待分割图像提取梯度图的具体步骤为：利用对称水平集模型对待分割图像提取梯度图。4.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述对待分割图像提取舌体的对称轴，并基于舌体对称轴的中点得到待分割图像的初始轮廓曲线，具体步骤包括：选取舌尖点和舌体中心点，将舌尖点和中心点连接形成舌体对称轴；以对称轴中点为圆心，以设定距离为半径做圆，所做圆的圆形边界作为初始轮廓曲线。5.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述采用对称水平集模型对初始轮廓曲线进行处理，具体步骤包括：步骤a：首次执行时，依据对称性水平集的能量函数对初始轮廓曲线进行扩大，得到扩大后的轮廓曲线；其中扩大后的轮廓曲线不超出梯度图中舌体轮廓；非首次执行时，获取上一次执行得到的扩大后与扩大前的面积之差，依据对称性水平集的能量函数对待分割区域边界再次进行扩大；进入步骤b；其中扩大后的轮廓曲线不超出梯度图中舌体轮廓；步骤b：判断扩大后的轮廓曲...

【专利技术属性】
技术研发人员：高珊珊，郭宁宁，张彩明，
申请(专利权)人：山东财经大学，
类型：发明
国别省市：山东,37