在医学影像中获取发音器官轮廓的方法技术

本发明专利技术提供了一种在医学影像中获取发音器官轮廓的方法。该方法包括：对于医学图像，利用唇部与背景的自动分割阈值，对医学影像中嘴唇与背景区域进行二值化，得到唇部轮廓；在唇部轮廓包含的面部范围内，提取上牙齿轮廓、下牙齿轮廓、上颌轮廓和下颌轮廓；针对上颌轮廓和下颌轮廓之间图像区域，获取舌位轮廓的可靠边缘点；以及由舌位轮廓的可靠边缘点拟合出舌位边缘轮廓。本发明专利技术能自动从影像背景中分割出发音人头部、器官区域，整个过程自动完成，无需人工交互。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及信息技术行业图像处理
，具体地涉及ー种。
技术介绍
目前人类对发音生理机理尚不明确，其中ー个重要原因是语音与器官间的运动关系缺乏有效的观测和分析工具。目前针对口腔发音动态图像研究的常用辅助手段有X光影像、超声图像及核磁共振突图像等。这些医学图像具有分辨率低、成像模糊、噪声严重的特点。尽管国内外研究人员提出了很多从医学图像中自动提取和跟踪人体器官运动轮廓的方法，但是由于人的发音器官种类较多、运动灵活多变、并且在视频成图像中相互遮挡严重，会出现幅度较宽的虚假轮廓等情況。申请人:发现传统的图像分析技术不适于低质量医学影像中的发音器官轮廓自动获取，从低质量医学图像中自动获取发音器官轮廓目前任然是语音与视觉计算中的ー个挑战，特别是针对发音中的ー些舌位运动细节。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题为解决上述的一个或多个问题，本专利技术提供了ー种。( ニ )技术方案根据本专利技术的ー个方面，提供了ー种。该 方法包括对于医学图像，利用唇部与背景的自动分割阈值，对医学影像中嘴唇与背景区域进行ニ值化，得到唇部轮廓；在唇部轮廓包含的面部范围内，提取上牙齿轮廓、下牙齿轮廓、上颌轮廓和下颌轮廓；针对上颌轮廓和下颌轮廓之间图像区域，获取舌位轮廓的可靠边缘点；以及由舌位轮廓的可靠边缘点拟合出舌位边缘轮廓。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术具有以下有益效果(I)本专利技术能自动从影像背景中分割出发音人头部、器官区域，整个过程自动完成，无需人工交互；(2)本专利技术针对低质量医学影像中舌位成像模糊、噪声和遮挡严重的情况，能很好获取发音过程的舌位轮廓及舌位运动细节；(3)本专利技术能自动同时获取包括唇、上下颌、牙齿、舌的运动轮廓，有利于直观观测和分析发音过程中的各发音器官运动特征。附图说明图I为本专利技术实施例在医学影像中获取发音器官轮廓方法的流程图。图2是发音器官X光图像；图3是对于图2所示X光图像，由本专利技术实施例在医学影像中获取发音器官轮廓方法中步骤A和步骤B得到的上唇轮廓、下唇轮廓、上牙齿轮廓、下牙齿轮廓、上颌轮廓、下颌轮廓及舌位初步轮廓的示意图；图4是本专利技术实施例在医学影像中获取发音器官轮廓方法中拟合下颌轮廓曲线的不意图；图5是本专利技术在医学影像中获取发音器官轮廓方法中拟合舌位轮廓的流程图；图6是本专利技术在医学影像中获取发音器官轮廓方法中获取舌位轮廓的可靠边缘点步骤中0度方向的区域最大梯度估计的11X11大小的一个模板示意图； 图7是本专利技术在医学影像中获取发音器官轮廓方法中基于随机抽取一致性检验(RANSAC)和过控制点B样条曲线拟合的舌部轮廓的示意图；图8是说话人发“Ban”音的X光图像序列中，利用本专利技术实施例在医学影像中获取发音器官轮廓方法所提取的上唇、下唇、上牙齿、下牙齿、上颌、下颌及舌位轮廓的效果图；图9是利用本专利技术实施例在医学影像中获取发音器官轮廓方法提取超声图像中舌位轮廓的效果图；图10是本专利技术实施例在医学影像中获取发音器官轮廓方法提取核磁共振图像中舌部轮廓的效果图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并參照附图，对本专利技术进ー步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。且在附图中，以简化或是方便标示。再者，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属
中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的參数的示范，但应了解，參数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。本专利技术基于传统的图像处理方法，在发音器官轮廓提取与跟踪的过程中，采用灰度直方图及最大类间自动阈值提取方法，实现对嘴唇轮廓的自动提取；采用自适应边缘梯度方法，结合已知形状的刚体轮廓投影匹配和曲线拟合技术，提取出牙齿、上下颌轮廓；利用最大梯度估计的模糊图像边缘检测算法，获取发音过程中ロ腔内部舌位边缘点，并结合随机抽样一致性验证(RANSAC)算法和B样条曲线拟合方法，去除错误的舌位边缘轮廓点，采用通过控制点的B样条曲线技术，拟合出发音过程的舌位轮廓。在本专利技术的一个示例性实施例中，提供了ー种。图I为本专利技术实施例在医学影像中获取发音器官轮廓方法的流程图。如图I所示，该方法包括步骤A，对于医学图像，利用唇部与背景的自动分割阈值k，对医学影像中嘴唇与背景区域进行ニ值化，得到唇部轮廓；如图2所示，嘴唇位于发音器官的外侧部位，由于其背景为白色，在边缘模糊处找到合适的灰度阈值即可区分出唇部轮廓。采用以下公式，基于灰度直方图的最大类间方差方法获取医学影像中唇部与背景的自动分割阈值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在医学影像中获取发音器官轮廓的方法，包括：对于医学图像，利用唇部与背景的自动分割阈值，对所述医学影像中嘴唇与背景区域进行二值化，得到唇部轮廓；在所述唇部轮廓包含的面部范围内，提取上牙齿轮廓、下牙齿轮廓、上颌轮廓和下颌轮廓；针对所述上颌轮廓和所述下颌轮廓之间图像区域，获取舌位轮廓的可靠边缘点；以及由所述舌位轮廓的可靠边缘点拟合出舌位边缘轮廓。

【技术特征摘要】
1.ー种在医学影像中获取发音器官轮廓的方法，包括 对于医学图像，利用唇部与背景的自动分割阈值，对所述医学影像中嘴唇与背景区域进行ニ值化，得到唇部轮廓； 在所述唇部轮廓包含的面部范围内，提取上牙齿轮廓、下牙齿轮廓、上颌轮廓和下颌轮廓； 针对所述上颌轮廓和所述下颌轮廓之间图像区域，获取舌位轮廓的可靠边缘点；以及 由所述舌位轮廓的可靠边缘点拟合出舌位边缘轮廓。2.根据权利要求I所述的在医学影像中获取发音器官轮廓的方法，其中，采用以下公式，基于灰度直方图的最大类间方差方法获取医学影像中唇部与背景的自动分割阈值3.根据权利要求I所述的在医学影像中获取发音器官轮廓的方法，其中，所述提取上牙齿轮廓、下牙齿轮廓、上颌轮廓和下颌轮廓的步骤包括 针对所述唇部轮廓范围内的面部区域求出自动分割阈值，得到上牙齿轮廓，下牙齿轮廓及下颌初步轮廓； 由所述下颌初步轮廓，采用刚体轮廓匹配和曲线拟合方法得到所述下颌轮廓； 对于所述上牙齿轮廓朝向头内部方向的口腔和鼻腔区域，计算出上颌区域的边缘点；以及 根据所述上牙齿轮廓的尖部以及所述上颌区域的边缘点，拟合所述上颌轮廓。4.根据权利要求3所述的在医学影像中获取发音器官轮廓的方法，其中，所述针对唇部轮廓范围内的面部区域求出自动分割阈值，得到上牙齿轮廓，下牙齿轮廓及下颌初步轮廓的步骤包括 计算所述唇部轮廓范围内的面部区域的梯度图像，把该梯度图像归一化到之间，获得灰度图像I ; 获取该灰度图像I的直方图，得到该直方图的最大类间方差阈值；以及以该最大类间方差阈值对所述唇部轮廓范围内的面部区域进行ニ值化，落在(r-255]范围内的图像轮廓为上牙齿、下牙齿和下颌的初步轮廓。在所述落在(r-255]范围内的图像轮廓中，与其他器官轮廓分开的部分为所述上牙齿的轮廓，剰余的部分为下牙齿和下颌的初步轮廓； 在所述下牙齿和下颌的初步轮廓中，下巴上部的轮廓为下牙齿轮廓，剰余的部分为所述下颌初步轮廓。5.根据权利要求4所述的在医学影像中获取发音器官轮廓的方法，其中，采用以下公式，得到直方图的最大类间方差阈值6.根据权利要求3所述的在医学影像中获取发音器官轮廓的方法，其中，对于所述上牙齿轮廓朝向头内部方向的口腔和鼻腔区域，采用So...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶建华，杨明浩，张大伟，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：