同側眼底醫學圖像計算機輔助特徵套合識別方法
2023-07-09 09:18:56 1
專利名稱：同側眼底醫學圖像計算機輔助特徵套合識別方法
技術領域：
本發明是同側眼底醫學圖像計算機輔助特徵套合識別方法，屬計算機應用技術，特別涉及生物醫學圖像處理與識別技術。
背景技術：
眼科醫學在眼底臨床診斷或醫療普查過程中通過眼底照相機拍攝眼底照片圖像或底片圖像，其存檔資料逐步增多。眼底圖像左側和右側均不相同，對不同時期的複診照片或底片進行研究或對比，現在通常是採取人工方式進行套合，對於底片圖像還需在透射光的工作環境下進行觀察操作，是一件很費勁的繁雜工作，操作人員工作勞動強度大、易疲勞，且不便統一化等的困擾和負擔。
發明內容
本發明的目的就是為了克服和解決現有眼科醫學的眼底臨床診斷中對眼底圖像採取人工方式進行套合，並需在透射光的工作環境下進行操作觀察，往往存在繁雜費勁、工作勞動強度大、易疲勞、且不便統一化等的困擾和負擔等的缺點和問題，研究發明一種能克服和解決現有眼底圖像套合識別存在工作勞動強度大，易疲勞且不便統一化的困擾和負擔等缺點和問題，利用眼底血管的稀疏交點作為特徵線索，通過生物醫學圖像處理和識別方法的技術手段以及微型計算機等電子設備的輔助，解決眼底圖像的套合識別，能減輕人工方法的勞力負擔的同側眼底醫學圖像計算機輔助特徵套合識別方法。
本發明是通過下述設備系統技術方案和方法技術方案來實現的同側眼底醫學圖像計算機輔助特徵套合識別方法的設備系統方框圖如圖1所示；眼底血管圖像自適應增強程序流程方框圖如圖2所示；眼底血管特徵交點提取及單純節點化程序流程方框圖如圖3所示；眼底血管特徵節點基準歸一化的程序流程方框圖如圖4所示；眼底血管特徵節點鄰域套合識別判定程序流程方框圖如圖5所示；眼底血管圖像的處理圖例如圖6～圖11所示。套合識別系統由含附加透明介質適配器的平板掃描儀1、包括顯示器3、鍵盤4的微型計算機2、雷射印表機5共同電氣連接構成，其相互連接關係是平板掃描儀1通過信號輸出電纜與微型計算機2相電氣連接，微型計算機2分別通過信號輸出電纜線分別與顯示器3、雷射印表機5相電氣連接，鍵盤4通過鍵盤信號輸出電纜線與微型計算機2相電氣連接。
本發明的同側眼底醫學圖像計算機輔助特徵套合識別方法如下把眼底血管圖像照片進行血管自適應增強；再進行眼底血管特徵交點提取及單純節點化，得到眼底血管特徵節點圖像；再進行血管特徵節點基準歸一化；最後進行眼底血管特徵節點鄰域套合判定。其中眼底血管圖像自適應增強的過程步驟為(1)把眼底血管照片圖像通過平板掃描儀取像並輸送入微型計算機，成為數位化原眼底灰度圖像；或者把眼底血管底片圖像通過透明介質適配器取像並送入微型計算機，經歸一化圖像反轉，成為數位化原眼底灰度圖像；(2)利用血管特性關係把血管部位屏蔽和淡化，得到近似的淨背景圖像；(3)從原眼底灰度圖像中減除背景圖像，得到血管增強的灰度圖像；眼底血管特徵交點提取及單純節點化的過程步驟為(1)把自適應血管增強的灰度圖像進行二值化；(2)通過多級閉環過濾過程以消除二值圖像的雜質和噪聲；(3)經細化處理得到單像素線結構的眼底血管拓樸圖像；(4)按象素連接數關係提取拓樸支路交點並進行去奇異處理，形成單純化眼底血管特徵節點圖像；眼底血管特徵節點基準歸一化的過程步驟為(1)求取整體眼底血管特徵節點圖像的節點質心；(2)以眼底血管特徵節點的質心與最遠節點構成虛擬軸線；(3)整體眼底血管特徵節點圖像以節點質心為圓心作順時針方向旋轉至虛擬軸線與基準水平軸線方向重合；眼底血管特徵節點鄰域套合判定的過程步驟為(1)以眼底血管特徵節點及其八鄰域象素點的存在為套合判據；(2)每一對特徵節點圖像分別進行節點相互映射共兩遍；(3)統計圖像各自特徵節點映射的套合比率，以判定眼底血管灰度圖像的套合識別結果。
本發明的基本原理以其中約只佔整體眼底圖像十分之一比例的血管作為同側眼底醫學圖像套合的線索，通過眼底血管圖像的自適應增強，消除背景灰度混同對血管的影響後，進行二值化和細化處理，從單象素線結構的血管拓樸圖像中提取交點並單純節點化，以此節點圖像為套合的特徵，實行整體節點的基準歸一化、相應節點映射，計算節點在八鄰域內的節點套合比率，以此判定眼底灰度圖像套合識別的結果。
本發明與人工判別方式相比，具有如下的優點和有益效果(1)以佔整體圖像較小比例的眼底血管為套合線索，提取由血管交點組成的單純化節點結構，較之於以整體象素為依據的套合方式能大為減少對比操作的強度；(2)藉助於計算機的輔助，代替全靠人眼進行觀察的主觀方式，尤其能減輕對圖像底片在透射觀察環境下長時間操作的困擾和疲勞；(3)機助手段的算法和處理結果較人工方式更能使套合識別結果統一化，亦可為後續進一步醫療判斷起到作前期指引的作用。
下面對說明書進一步說明如下圖1是同側眼底醫學圖像計算機輔助特徵套合識別方法的設備系統方框圖；圖2是眼底血管圖像自適應增強程序流程方框圖；圖3是眼底血管特徵交點提取及單純節點化程序流程方框圖；圖4是眼底血管特徵節點基準歸一化的程序流程方框圖；圖5是眼底血管特徵節點鄰域套合識別判定程序流程方框圖；圖6～圖11分別是本發明套合識別過程中之方法步驟的結果示例圖，其中圖6是原眼底血管灰度圖像示例圖；圖7是眼底血管圖像自適應增強後的圖像示例圖；圖8是去除背景灰度影響及眼底血管圖像二值化後的血管圖像示例圖；圖9是經多級閉環過濾過程並進行單象素線細化處理後的血管圖像示例圖；圖10是眼底血管圖像經提取血管特徵交點的單純化節點圖像示例圖；圖11是眼底血管特徵節點基準歸一化的圖像示例圖。
具體實施例方式發明人經過研究、試驗，認為實現本發明的優選方式可為如下(1)本發明所用的識別設備系統可按圖1所示及上面說明書所述的電氣連接關係，通過相應的輸出電纜線進行連接。其中，平板掃描儀1可採用HP3C型，微型計算機2可採用PIII型，顯示器3可用純平型，雷射印表機5可採用HP系列；(2)按圖2～圖5所示的程序流程圖，可採用C語言編制各類處理程序，並按上面說明書所述的本發明方法的各處理過程步驟逐步進行處理，便能較好地實施本發明。其處理後的同側眼底醫學圖像實例示圖如下原眼底血管灰度圖像的圖例如圖6所示，它存在局部背景和血管灰度混同現象。在血管自適應增強過程中首先形成背景圖像，其中血管被剔除和淡化，然後從眼底灰度圖像中減除背景影響，得到血管增強的圖像如圖7所示。去除了背景灰度影響的血管圖像其二值化效果良好，但存在雜質和噪聲，如圖8所示。雜質經多級閉環過濾過程並進行單象素線細化後的圖像如圖9所示。提取血管特徵交點並經去奇異處理後的單純化節點圖像如圖10所示，其中粗點為虛擬節點質心，十字點為最遠節點。整體節點以質心方圓心作歸一化旋轉至對準水平軸方向後的圖像如圖11所示。每一對節點圖像在基準歸一化的基礎上進行圖像節點的對應映射和節點套合的比率統計等過程，得到原眼底灰度圖像的套合識別結果。各處理環節的中間結果均可選擇作輸出列印，供研究比較或其它不同目的之用。
權利要求
1.一種同側眼底醫學圖像計算機輔助特徵套合識別方法，其特徵在於把眼底血管圖像照片進行血管自適應增強；再進行眼底血管特徵交點提取及單純節點化，得到眼底血管特徵節點圖像；再進行血管特徵節點基準歸一化；最後進行眼底血管特徵節點鄰域套合判定。
2.按權利要求1所述的一種同側眼底醫學圖像計算機輔助特徵套合識別方法，其特徵在於所述的眼底血管圖像自適應增強的過程步驟為(1)把眼底血管照片圖像通過平板掃描儀取像並輸送入微型計算機，成為數位化原眼底灰度圖像；或者把眼底血管底片圖像通過透明介質適配器取像並送入微型計算機，經歸一化圖像反轉，成為數位化原眼底灰度圖像；(2)把血管部位屏蔽和淡化，得到近似的淨背景圖像；(3)從原眼底灰度圖像中減除背景圖像，得到血管增強的灰度圖像。
3.按權利要求1所述的一種同側眼底醫學圖像計算機輔助特徵套合識別方法，其特徵在於所述的眼底血管特徵交點提取及單純節點化的過程步驟為(1)把白適應血管增強的灰度圖像進行二值化；(2)通過多級閉環過濾過程消除二值圖像的雜質和噪聲；(3)經細化處理得到單像素線結構的眼底血管拓樸圖像；(4)按象素連接數關係提取拓樸支路交點並進行去奇異處理，形成單純化眼底血管特徵節點圖像。
4.按權利要求1所述的一種同側眼底醫學圖像計算機輔助特徵套合識別方法，其特徵在於所述的眼底血管特徵節點基準歸一化的過程步驟為(1)求取整體眼底血管特徵節點圖像的節點質心；(2)以眼底血管特徵節點的質心與最遠節點構成虛擬軸線；整體眼底血管特徵節點圖像以節點質心為圓心作順時針方向旋轉至虛擬軸線與基準水平軸線方向重合。
5.按權利要求1所述的一種同側眼底醫學圖像計算機輔助特徵套合識別方法，其特徵在於所述的眼底血管特徵節點鄰域套合判定步驟為(1)以眼底血管特徵節點及其八鄰域象素點的存在為套合判據；(2)每一對特徵節點圖像分別進行節點相互映射共兩遍；(3)統計圖像各自特徵節點映射的套合比率，以判定眼底血管灰度圖像的套合識別結果。
全文摘要
本發明是同側眼底醫學圖像計算機輔助特徵套合識別方法,屬微計算機應用技術。本發明的套合識別系統由含透明介質適配器的平板掃描儀、含鍵盤和顯示器的微型計算機、雷射印表機分別通過各自信號電纜線電氣連接構成;套合識別方法主要包括同側眼底血管圖像自適應增強;眼底血管特徵交點提取及單純節點化;眼底血管特徵節點基準歸一化;眼底血管特徵節點鄰域套合判定。本發明以稀疏的眼底血管特徵節點套合為線索,為同側眼底醫學圖像的套合識別提供一種計算機輔助判定手段,減輕和克服了現有技術的人工判別工作勞動強度大、易疲勞、且不便統一化等困擾和負擔的缺點和問題。
文檔編號G06F19/00GK1378166SQ0211516
公開日2002年11月6日 申請日期2002年4月29日 優先權日2002年4月29日
發明者林土勝, 徐錦堂, 盧斌, 張小玲 申請人:華南理工大學