專利名稱：一種魯棒的骨齡評定圖像預處理及骨關鍵點定位方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種圖像預處理方法，具體是一種魯棒的骨齡評定圖像預處理及骨關鍵點定位方法。
背景技術：
骨齡評定是運用國際上通用的TW2 (Tanner and Whitehouse)方法和國內的CHN(中國人手腕骨發(fā)育標準CHN法)標準，通過計算機對骨齡X光平片進行自動識別，以確定2-18歲兒童的骨發(fā)育成熟度年齡，即骨齡。骨齡是兒童青少年身體發(fā)育檢測、內分泌疾病的檢查、體育選材等方面的重要指標之一，因而有著廣泛的應用。目前，骨齡的評定方法有人工方法、計算機輔助方法、計算機自動評定等。由于骨齡評定的復雜性和人的主觀因素過大，前兩種方法都不能準確的評定骨齡；而采用計算機自動評定骨齡又跟骨齡X光平片的 圖像預處理效果關系密切。在一般的圖像預處理過程中，骨齡X光平片的噪聲、位置等都直接影響到預處理的結果。因此，本發(fā)明主要針對骨齡X光圖像預處理過程中，圖像噪聲和位置變換對圖像預處理效果的影響，提出一種魯棒方法來預處理骨齡X光平片圖像，為自動骨齡評定的后續(xù)過程提供準確的評定依據(jù)。目前對骨齡X光平片圖像的預處理階段的處理流程如圖I所示。首先對輸入的骨齡X光平片圖像的背景噪聲(包括小對象和物理方法所留下的噪聲)移除，然后對背景圖像進行估計，采用數(shù)字圖像處理的基本方法，比如濾波、形態(tài)學操作、輪廓跟蹤等一系列方法提取出手掌輪廓。對于骨齡X光平片骨關鍵點的定位，通常的方法是根據(jù)手指的物理特性，即中指的頂點位置最高，小指的頂點最低，從而按照從上到下掃描各指骨關鍵點進行定位。上述X光平片圖像的預處理階段中圖像預處理主要按照傳統(tǒng)方法進行濾波，且假設骨齡X光平片圖像噪聲是均勻分布的，在實際臨床應用中，每個圖像噪聲是千變萬化的。這樣按照固定方法考慮去除噪聲，沒有針對性，使部分圖像達不到最佳效果，給后續(xù)定位等帶來困難。按照傳統(tǒng)方法定位出的骨關鍵點準確度不高，因為該方法主要通過物理因素進行定位，實際拍攝到的骨齡X光平片圖像往往由于位置和方位的變換會發(fā)生一定的偏差，因而按照標準圖像的位置和方位去定位骨關鍵點就不夠準確，且不具有魯棒性。上述預處理階段需要輸入的骨齡X光平片圖像必須比較標準和效果較好。這在臨床應用中這很難保障。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是解決在骨齡X光平片圖像預處理階段噪聲處理效果不好，預處理效果不佳的問題；在骨齡X光平片圖像骨關鍵點定位過程中，骨圖像位置和方位改變情況下，定位過程的魯棒性問題；在臨床拍攝的骨齡X光平片圖像效果不佳的條件下，仍能很好的對圖像進行預處理，達到比較準確定位骨關鍵點的問題。為了解決上述問題本發(fā)明采用的技術方案如下一種魯棒的骨齡評定圖像預處理及骨關鍵點定位方法，包括如下步驟
步驟一，對骨齡X光平片圖像進行預處理選取子采樣點，采用線性回歸方法擬合背景圖像，從而移除骨齡X光平片圖像的背景，提取出目標部分，即手掌輪廓圖像。步驟二，對步驟一獲得的手掌輪廓圖像進行去除噪聲處理。步驟三，對經(jīng)步驟二處理后的手掌輪廓圖像，采用K余弦方法定位骨關鍵點。步驟一中所述子采樣點，是從骨齡X光平片圖像的上、下、左、右四個方向，按照預定間隔進行采樣的，并且避免采樣點經(jīng)過骨齡X光平片圖像的中間和骨齡X光平片圖像的白色和黑色矩形框區(qū)域。步驟一中所述線性回歸為二元三次線性回歸，其表達式為
權利要求
1.一種魯棒的骨齡評定圖像預處理及骨關鍵點定位方法，包括如下步驟 步驟一，對骨齡X光平片圖像進行預處理選取子采樣點，采用線性回歸方法擬合背景圖像，從而移除骨齡X光平片圖像的背景，提取出目標部分，即手掌輪廓圖像； 步驟二，對步驟一獲得的手掌輪廓圖像進行去除噪聲處理； 步驟三，對經(jīng)步驟二處理后的手掌輪廓圖像，采用K余弦方法定位骨關鍵點。
2.根據(jù)權利要求I所述一種魯棒的骨齡評定圖像預處理及骨關鍵點定位方法，其特征在于步驟一中所述子采樣點，是從骨齡X光平片圖像的上、下、左、右四個方向，按照預定間隔進行采樣的，并且避免采樣點經(jīng)過骨齡X光平片圖像的中間和骨齡X光平片圖像的白色和黑色矩形框區(qū)域。
3.根據(jù)權利要求I所述一種魯棒的骨齡評定圖像預處理及骨關鍵點定位方法，其特征在于步驟一中所述線性回歸為二元三次線性回歸，其表達式為 ^ "k ^/(x,y) = a0-l·axy + a2x + a-3y +a^xy + a5x-^a1Xy +a8x y + a9x 其中-.α ,αι,-α9為多項式的系數(shù)，χ和y為圖像上某一點的橫坐標和縱坐標。
4.根據(jù)權利要求I所述一種魯棒的骨齡評定圖像預處理及骨關鍵點定位方法，其特征在于步驟二中去除噪聲的具體步驟是a)輸入手掌輪廓圖像和子采樣點，若手掌輪廓圖像中的輸入點減子采樣點的均值大于或等于I. 8倍子采樣點的標準差，則將該輸入點移出；b)通過二元三次非線性回歸求出殘差的置信區(qū)間，通過置信區(qū)間的過O點尋找經(jīng)步驟a)處理后的圖像中的異常點，并移出異常點。
5.根據(jù)權利要求I所述一種魯棒的骨齡評定圖像預處理及骨關鍵點定位方法，其特征在于步驟三中所述K余弦方法如下 設已知道在點巧處有k維向量，^ik _ (工2.又i+k，Yi 少 +Α) hk = - Xi-A — y,-k) 則在點巧處的k余弦定義為 C ik — C*3 Λ m^ik ) , 一 ik | ik |^ 計算k值的主要步驟如下 1)計算每個，eB，…，cim(m=N/20，N為邊界點的個數(shù))； 2)找出滿足不等式^CqnC…<ciA的h， 為了確保Ae [Xm]，定義4 =-〗，并稱Q為巧點處的余弦值,計為q ； 3)用步驟2)求出的m對每個點的％進行均值濾波，濾波規(guī)則如下 [TVj [+ …+ c,ik!21 如果k為偶數(shù) Cik — J 2 I k + 3 + 氣*_1 + …+ C !,c*-i)/2]如果七為奇數(shù)從而用4代替(汁力； 4)如果Ci i &對于所有的j都滿足|i-A|SA/2，則稱q為每個點灼處的曲率最大值，此點即為骨關鍵點。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種魯棒的骨齡評定圖像預處理及骨關鍵點定位方法，包括如下步驟步驟一，對骨齡X光平片圖像進行預處理選取子采樣點，采用線性回歸方法擬合背景圖像，從而移除骨齡X光平片圖像的背景，提取出目標部分，即手掌輪廓圖像；步驟二，對步驟一獲得的手掌輪廓圖像進行去除噪聲處理；步驟三，對經(jīng)步驟二處理后的手掌輪廓圖像，采用K余弦方法定位骨關鍵點。傳統(tǒng)主要依靠人工評判骨齡的方法，評判者的主觀因素過多，且壓力負荷過重，不利于客觀公正的測定骨齡。本方法使骨齡X光平片圖像的預處理效果最佳，具有極大的魯棒性，降低了拍攝骨齡片工作人員對被拍片者的要求，對骨齡圖像具有極大的適應性。
文檔編號G06T7/00GK102945545SQ20121039681
公開日2013年2月27日 申請日期2012年10月18日 優(yōu)先權日2012年10月18日
發(fā)明者冉隆科, 宋方洲, 金晶, 陳龍聰, 向天宇, 譚鵬程 申請人:重慶醫(yī)科大學