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基于邊緣檢測(cè)的骨關(guān)節(jié)X光片微小骨折自動(dòng)識(shí)別方法

專利號(hào)
CN119379679B
公開(kāi)日期
2025-02-28
申請(qǐng)人
陜西中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院(陜西省咸陽(yáng)市秦都區(qū)渭陽(yáng)西路負(fù)二號(hào))
發(fā)明人
鄧清鵬; 劉駿; 白月琴
IPC分類
G06T7/00; G06T7/13; G06V10/44; G06V10/80
技術(shù)領(lǐng)域
骨關(guān)節(jié),像素點(diǎn),邊緣,像素,關(guān)節(jié),區(qū)域,骨折,系數(shù),融合,微小
地域: 陜西省 陜西省咸陽(yáng)市

摘要

本發(fā)明涉及骨關(guān)節(jié)X光圖像分割的技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種基于邊緣檢測(cè)的骨關(guān)節(jié)X光片微小骨折自動(dòng)識(shí)別方法。本發(fā)明根據(jù)骨關(guān)節(jié)X光圖像中像素點(diǎn)的灰度分布和梯度分布獲得骨關(guān)節(jié)表面邊緣系數(shù),進(jìn)而獲得骨關(guān)節(jié)區(qū)域;根據(jù)區(qū)域中邊緣像素點(diǎn)的分布獲得邊緣區(qū)域的弱邊緣系數(shù);根據(jù)邊緣區(qū)域內(nèi)外側(cè)像素點(diǎn)與外側(cè)相鄰像素點(diǎn)之間的灰度差異獲得外側(cè)像素點(diǎn)的融合像素點(diǎn)數(shù)量;結(jié)合弱邊緣系數(shù)獲得邊緣區(qū)域的融合系數(shù);對(duì)骨關(guān)節(jié)分層中邊緣區(qū)域的融合系數(shù)對(duì)微小骨折進(jìn)行定位。本發(fā)明能夠識(shí)別微小骨折產(chǎn)生的骨折線,從而使相關(guān)人員能夠精準(zhǔn)識(shí)別患者身體中出現(xiàn)的微小骨折區(qū)域。

說(shuō)明書(shū)

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[0023] 步驟S2:根據(jù)骨關(guān)節(jié)X光圖像中的像素點(diǎn)灰度分布與梯度分布,獲得骨關(guān)節(jié)X光圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的骨關(guān)節(jié)表面邊緣系數(shù);根據(jù)骨關(guān)節(jié)表面邊緣系數(shù)獲得骨關(guān)節(jié)區(qū)域;獲得骨關(guān)節(jié)區(qū)域中的所有邊緣區(qū)域;根據(jù)骨關(guān)節(jié)區(qū)域中邊緣像素點(diǎn)的位置分布與梯度分布,獲得骨關(guān)節(jié)區(qū)域中每個(gè)邊緣區(qū)域的弱邊緣系數(shù)。 [0024] 在現(xiàn)實(shí)情況中,骨關(guān)節(jié)區(qū)域與其他組織之間有一定粘連,為了對(duì)骨關(guān)節(jié)內(nèi)的微小骨折區(qū)域進(jìn)行研究,首先獲取骨關(guān)節(jié)區(qū)域,由于骨關(guān)節(jié)X光圖像中骨關(guān)節(jié)區(qū)域與其他組織之間有明顯邊界,所以本發(fā)明實(shí)施例中,首先對(duì)骨關(guān)節(jié)區(qū)域的邊界進(jìn)行定位,由于骨關(guān)節(jié)區(qū)域邊界的邊緣像素點(diǎn)與其他組織的像素點(diǎn)的灰度和梯度均有較大差異,所以根據(jù)骨關(guān)節(jié)X光圖像中的像素點(diǎn)灰度分布與梯度分布,獲得骨關(guān)節(jié)X光圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的骨關(guān)節(jié)表面邊緣系數(shù)。 [0025] 優(yōu)選地,本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中,骨關(guān)節(jié)表面邊緣系數(shù)的獲取方法包括:根據(jù)骨關(guān)節(jié)表面邊緣系數(shù)計(jì)算公式獲取骨關(guān)節(jié)表面邊緣系數(shù),骨關(guān)節(jié)表面邊緣系數(shù)計(jì)算公式如下所示: 式中, 表示骨關(guān)節(jié)X光圖像中第 個(gè) 像素點(diǎn)的骨關(guān)節(jié)表面邊緣系數(shù); 表示骨關(guān)節(jié)X光圖像中第 個(gè)像素點(diǎn)的梯度值;表示骨關(guān)節(jié)X光圖像中每個(gè)像素點(diǎn)預(yù)設(shè)鄰域內(nèi)其他像素點(diǎn)的數(shù)量; 表示骨關(guān)節(jié)X光圖像中第個(gè)像素點(diǎn)的灰度值; 表示骨關(guān)節(jié)X光圖像中第 個(gè)像素點(diǎn)的預(yù)設(shè)鄰域內(nèi)第 個(gè)像素點(diǎn)的灰度值; 表示骨關(guān)節(jié)X光圖像中第 個(gè)像素點(diǎn)與預(yù)設(shè)鄰域內(nèi)所有像素點(diǎn)的灰度值差值標(biāo)準(zhǔn)差; 表示以自然常數(shù)為底數(shù)的指數(shù)函數(shù)。 [0026] 在骨關(guān)節(jié)表面邊緣系數(shù)計(jì)算公式中,第 個(gè)像素點(diǎn)與預(yù)設(shè)鄰域內(nèi)每個(gè)其他像素點(diǎn)之間的平均灰度差異 越大,說(shuō)明第 個(gè)像素點(diǎn)越有可能是邊緣像素點(diǎn), 此時(shí)若預(yù)設(shè)鄰域內(nèi)其他像素點(diǎn)的灰度值分布 越穩(wěn)定,則第 個(gè)像素點(diǎn)為邊緣像素點(diǎn)的可能性越大,即第 個(gè)像素點(diǎn)的骨關(guān)節(jié)表面邊緣系數(shù)越大;若第 個(gè)像素點(diǎn)的灰度值越接近255.越可能說(shuō)明第 個(gè)像素點(diǎn)是構(gòu)成骨關(guān)節(jié)表面的像素點(diǎn),此時(shí),第 個(gè)像素點(diǎn)的骨關(guān)節(jié)表面邊緣系數(shù)越大。 [0027] 本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中,預(yù)設(shè)鄰域設(shè)置為每個(gè)像素點(diǎn)與周?chē)?個(gè)像素點(diǎn)所組成的區(qū)域,且下文不做特殊說(shuō)明,預(yù)設(shè)鄰域均按照相同條件進(jìn)行構(gòu)建。需要說(shuō)明的是,在本發(fā)明其他實(shí)施例中,預(yù)設(shè)鄰域可以自行設(shè)置,在此不做限定。 [0028] 根據(jù)像素點(diǎn)的骨關(guān)節(jié)表面邊緣系數(shù)對(duì)像素點(diǎn)進(jìn)行篩選,獲得骨關(guān)節(jié)區(qū)域,優(yōu)選地,本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中,骨關(guān)節(jié)區(qū)域的獲取方法包括:將骨關(guān)節(jié)表面邊緣系數(shù)大于預(yù)設(shè)第一閾值的像素點(diǎn)作為骨關(guān)節(jié)表面像素點(diǎn);將所有骨關(guān)節(jié)表面像素點(diǎn)組成的區(qū)域作為骨關(guān)節(jié)區(qū)域。 [0029] 本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中,預(yù)設(shè)第一閾值設(shè)置為0.8。需要說(shuō)明的是,在本發(fā)明其他實(shí)施例中,預(yù)設(shè)第一閾值可以自行設(shè)置,在此不做限定。 [0030] 由于微小骨折大多為細(xì)小的縫隙,在骨關(guān)節(jié)X光圖像中特征并不明顯,邊緣比較模糊,將骨關(guān)節(jié)邊緣作為強(qiáng)邊緣,則細(xì)小骨折的邊緣更傾向于是弱邊緣,所以在本發(fā)明實(shí)施例中,對(duì)骨關(guān)節(jié)區(qū)域內(nèi)的強(qiáng)邊緣進(jìn)行削弱,對(duì)弱邊緣進(jìn)行增強(qiáng),被增強(qiáng)的弱邊緣中存在微小骨折的骨折線。由于在通常情況下,弱邊緣的邊緣像素點(diǎn)的梯度方向并不一致,且像素點(diǎn)并不清晰,所以根據(jù)骨關(guān)節(jié)區(qū)域中邊緣像素點(diǎn)的位置分布與梯度分布,獲得骨關(guān)節(jié)區(qū)域中邊緣區(qū)域的弱邊緣系數(shù)。 [0031] 優(yōu)選地,本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中,弱邊緣系數(shù)的獲取方法包括:根據(jù)邊緣檢測(cè)算法獲取骨關(guān)節(jié)區(qū)域內(nèi)所有邊緣像素點(diǎn)組成的所有邊緣區(qū)域,本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中,采用canny邊緣檢測(cè)算法獲得骨關(guān)節(jié)區(qū)域的邊緣像素點(diǎn),將所有邊緣像素點(diǎn)組成的區(qū)域作為邊緣區(qū)域。 [0032] 對(duì)每個(gè)邊緣區(qū)域進(jìn)行分析,根據(jù)弱邊緣系數(shù)計(jì)算公式獲取弱邊緣系數(shù),弱邊緣系數(shù)計(jì)算公式如下所示: 式中, 表示骨關(guān)節(jié)區(qū) 域中邊緣區(qū)域的弱邊緣系數(shù); 表示邊緣區(qū)域中梯度方向相同且連續(xù)的最大像素點(diǎn)數(shù)量; 表示邊緣區(qū)域中邊緣像素點(diǎn)的數(shù)量; 表示邊緣區(qū)域中除梯度方向相同且連續(xù)的像素點(diǎn)以外的其他像素點(diǎn)的梯度值均值;表示邊緣區(qū)域中邊緣起始點(diǎn)的橫坐標(biāo); 表示邊緣區(qū)域中邊緣起始點(diǎn)的縱坐標(biāo); 表示邊緣區(qū)域中邊緣結(jié)束點(diǎn)的橫坐標(biāo); 表示邊緣區(qū)域中邊緣結(jié)束點(diǎn)的縱坐標(biāo); 表示以自然常數(shù)為底數(shù)的指數(shù)函數(shù)。 [0033] 在弱邊緣系數(shù)計(jì)算公式中,邊緣區(qū)域理想狀態(tài)為一條直線,即邊緣區(qū)域的像素點(diǎn)數(shù)量的數(shù)值逼近于 的直線距離,所以 越接近于1,說(shuō)明 邊緣區(qū)域的像素點(diǎn)數(shù)量數(shù)值越接近于 ,此時(shí) 越小,邊緣區(qū) 域越有可能是強(qiáng)邊緣,所以當(dāng) 越大時(shí),邊緣區(qū)域越有可能是弱邊緣,即邊緣區(qū)域的弱邊緣系數(shù)越大;邊緣區(qū)域中梯度方向一致且連續(xù)的像素點(diǎn)數(shù)量越多時(shí),說(shuō)明該邊緣區(qū)域越有可能是強(qiáng)邊緣,而 越小,說(shuō)明方向一致且連續(xù)的像素點(diǎn),且邊緣區(qū)域中除梯度方向相同且連續(xù)的像素點(diǎn)以外的其他像素點(diǎn)的梯度值均值越小,說(shuō)明該邊緣區(qū)域的像素點(diǎn)的梯度值普遍偏小,此時(shí)邊緣區(qū)域的越有可能是弱邊緣,即邊緣區(qū)域的弱邊緣系數(shù)越大。

權(quán)利要求

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8.一種基于邊緣檢測(cè)的骨關(guān)節(jié)X光片微小骨折自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序,其特征在于,所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1 7任意一項(xiàng)所述一種基于邊緣檢測(cè)的骨關(guān)~ 節(jié)X光片微小骨折自動(dòng)識(shí)別方法的步驟。
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