一種基于人體解剖結(jié)構(gòu)的x光消化道圖像清晰度評價方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種圖像處理方法，具體地說是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域圖像處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 自1895年倫琴發(fā)現(xiàn)了 X射線，一百多年來，不論在科學(xué)研究或是生活中，都有廣泛 的應(yīng)用。X光圖像作為圖像的一種，近年來在醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)、軍事、各工業(yè)部門和工程領(lǐng)域 中的應(yīng)用呈現(xiàn)持續(xù)增長的趨勢。根據(jù)統(tǒng)計，醫(yī)療診斷儀器中，X光的應(yīng)用占有60%。X光透 視與成像早就在醫(yī)院廣泛應(yīng)用。在醫(yī)院各類高精度醫(yī)療裝備中，醫(yī)用X光診斷是應(yīng)用最早、 臨床普及面最廣的醫(yī)學(xué)影像檢查手段。X光診斷不僅曝光時間短、空間分辨率高，而且圖像 中包含了巨大的信息量。因此，盡管自20世紀(jì)50年代以后，其它醫(yī)學(xué)影像設(shè)備相繼出現(xiàn)， 但是在骨骼、胃腸、血管及乳腺等檢查方面，X光診斷設(shè)備檢查仍然具有一定的優(yōu)勢。它大大 提高了醫(yī)療檢驗的速度和準(zhǔn)確程度，使我們可以更快更直接地了解身體一些部位的狀況。
[0003] X光診斷具有兩面性。生物細(xì)胞經(jīng)一定量的X線照射后會受到損害甚至壞死。利 用X線的這個效應(yīng)，可以通過放射治療來破壞腫瘤組織。然而，對于僅做X光常規(guī)檢查的普 通受檢者，X光照射過量將會導(dǎo)致正常組織的損傷，可能產(chǎn)生隨機性效應(yīng)，如致癌和遺傳效 應(yīng)，進而損害健康。如今，人們把健康看的越來越重要，因此在實施X光診斷中，在保證成像 質(zhì)量前提下，如何保障受檢者的安全問題便越來越重要。為防止X光對人體的傷害，醫(yī)學(xué)界 通過降低醫(yī)源性輻射限值來控制患者在X光診斷中遭受的輻射，并開展大量低劑量X光的 成像研究。目前醫(yī)學(xué)界的低劑量研究主要集中在肺部檢查，尤其是CT檢查，而普通X光的 低劑量研究基本處于停滯狀態(tài)。特別是消化道X光檢查，由于其在急腹癥和胃腸道等疾病 診療過程中的廣泛應(yīng)用，因此，針對普通X光的低劑量研究具有重要意義。
[0004] 腹部成像是普通X光成像難度較大的一類。圖像質(zhì)量由于受人體脂肪厚度、成像 參數(shù)和X光機的成像系統(tǒng)等因素影響，在相同成像系統(tǒng)下，成像質(zhì)量也有較大差異。目前， 醫(yī)院使用的X光機通常都是手動調(diào)節(jié)射線管的參數(shù)，在操作過程中，醫(yī)師需要不斷的改變 參數(shù)的大小，以便在低放射劑量前提下找到最清晰、診斷信息最多的圖像。而這種依賴醫(yī)師 經(jīng)驗對圖像質(zhì)量評價往往具有一定主觀性，難以達到客觀量化。如果操作醫(yī)師經(jīng)驗不足，對 圖像判斷不清；或者部分機器"雪花"大，圖像質(zhì)量差，放射線醫(yī)師需長時間操作，造成受檢 者照射時間長，福射量大，對受檢者的身體會造成損害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供通過圖像處理方法自動提取邊緣，判斷圖像上邊緣的光滑 程度，快速、簡便地完成圖像質(zhì)量評價的一種基于人體解剖結(jié)構(gòu)的X光消化道圖像清晰度 評價方法。
[0006] 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：
[0007] 本發(fā)明一種基于人體解剖結(jié)構(gòu)的X光消化道圖像清晰度評價方法，其特征是：
[0008] (1)獲取感興趣區(qū)域：
[0009] 選取圖像上一個矩形感興趣區(qū)域，使光滑邊緣的一段位于該矩形的中，并保存該 矩形內(nèi)圖像內(nèi)容；
[0010] ⑵基于閾值的圖像分割：
[0011] 在感興趣矩形區(qū)域內(nèi)圖像中，光滑邊緣將圖像分為兩部分，即對圖像或上下、或左 右、或?qū)蔷€分割，兩部分分別為圖像的前景和背景；
[0012] 利用直方圖獲得分割閾值，具體方法如下：
[0013] 1)將感興趣區(qū)域內(nèi)圖像所有像素按照從0到255像素值分組，每一階均計算等于 該像素值的像素個數(shù)；
[0014] 2)將各階像素個數(shù)累加，記為Β_;
[0015] 3)設(shè)置背景像素數(shù)為Bb_，將初始化為0 ;
[0016] 4)從0開始到255,將每一階像素數(shù)累加到Bb_中，直到B b_大于B _/2 ;
[0017] 5)記錄當(dāng)前階的像素值作為分割閾值Thd ;
[0018] (3)解剖結(jié)構(gòu)邊緣提取：
[0019] 通過閾值Thd將感興趣區(qū)域內(nèi)圖像二值化，對該二值化后的圖像進行形態(tài)學(xué)處 理，包括連續(xù)N次侵蝕和連續(xù)N次膨脹，將形態(tài)學(xué)處理后的圖像進行邊緣提取，采用canny 算子進行檢測，從檢測出的邊緣中挑選長度最長的邊緣作為解剖結(jié)構(gòu)的邊緣曲線E ;
[0020] (4)邊緣曲線擬合：
[0021] 利用三次樣條曲線對提取的邊緣進行擬合：首先取邊緣E中任意2點間曲線的三 次多項式參數(shù)方程，然后對2點間曲線進行分段擬合，最后對各曲線進行光滑連接處理形 成擬合曲線Ef;
[0022] (5)計算邊緣光滑度：
[0023] 對邊緣曲線E中每個點，計算其到Ef的最近距離，該結(jié)果作為評價該曲線的光滑 程度，同樣也代表該圖像的清晰度，具體方法如下：
[0024] 1)取曲線E上第i點，使用公式： 計算其到E f上各個點 (x.j，y.j I j = 1，2, 3...)的距離；
[0025] 2)提取Ef上距離（X ^ yj最近點（xinin, yinin)，保存該距離為dinin;
[0026] 3)設(shè)E上共Μ個點，重復(fù)上述1)、2)，計算出E上所有點到擬合曲線Ef的最短距 離，利用公式
計算平均距離來評價邊緣光滑程度。
[0027] 本發(fā)明的優(yōu)勢在于：
[0028] 1、與使用專用評價模型方法相比較，本發(fā)明無需設(shè)計加工評價模型，僅使用人體 解剖結(jié)構(gòu)的特性就可快速、簡便、準(zhǔn)確地完成圖像清晰度評價。
[0029] 2、與設(shè)計專用低劑量X光成像設(shè)備的方法相比較，本發(fā)明適用于傳統(tǒng)X光成像設(shè) 備。
【附圖說明】
[0030] 圖la為人體腹部立位平片，圖lb為人體腹部立位平片中感興趣區(qū)域圖像；
[0031] 圖2a為感興趣區(qū)域圖像，圖2b為直方圖及分割閾值，圖2c為二值化的圖像，圖2d 為提取邊緣的圖像；
[0032] 圖3為曲線擬合結(jié)果；
[0033] 圖4為本發(fā)明的流程圖。
【具體實施方式】
[0034] 下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述：
[0035] 結(jié)合圖1~4,本發(fā)明的實現(xiàn)流程如下：
[0036] 1.獲取感興趣區(qū)域
[0037] 普通X光圖像中能夠顯示出人體自然的解剖結(jié)構(gòu)。這些解剖結(jié)構(gòu)中，存在一些邊 緣光滑的成像區(qū)域，比如X光腹部圖像，通常包含光滑的肺部下緣。利用這些自然的解剖結(jié) 構(gòu)的形態(tài)特性，通過圖像處理技術(shù)提取邊緣用于判斷圖像清晰度。因此，對普通X光圖像處 理的第一步，手動選取圖像上一個矩形感興趣區(qū)域，使光滑邊緣的一段位于該矩形的中，并 保存該矩形內(nèi)圖像內(nèi)容。
[0038] 2.基于閾值的圖像分割
[0039] 在感興趣矩形區(qū)域內(nèi)圖像中，光滑邊緣通常將圖像分為面積近似的兩部分，即對 圖像或上下、或左右、或?qū)蔷€分割。兩部分分別為圖像的前景和背景。為將前景和背