專利名稱：一種橢圓矯正和圓形歸一化的圖像預處理方法
技術領域：
本發明涉及圖像預處理技術，特別是一種橢圓矯正和圓形歸一化的圖像預處理 方法。
背景技術：
圖像預處理是圖像分析的首要階段。圖像預處理可以包括很多內容，例如對原 始圖像的濾波去噪、灰度的歸一化、圖像水平旋轉、尺度大小的校正、甚至對眼鏡 和部分遮擋物的去除等等。預處理好壞將會直接影響到后續圖像分析的結果。因此 在圖像分析的一系列方法和工作中，進行預處理的環節顯得十分重要。
就腦部CT醫學圖像而言，由于圖像采集使用的不同設備、相同設備不同患者 以及不同操作人員采集到的信息都會有一定的不同，如何消除這些差異，使得圖像 間具有一致性。就人臉圖像而言，人臉圖像是將標準像通過掃描儀或者數碼相機、 攝像機等設備輸入計算機的，由于轉換器件及周圍環境的影響，使圖像受到噪聲干 擾，產生失真，而進行邊緣檢測處理時常常把噪聲當作邊緣點檢測出來，導致真正 的邊緣沒被檢測出來，因此，必須去除噪聲干擾。由于人臉采集環境或光照不均勻 等因素的影響，經常會造成人臉圖像間的灰度差異很大，這時就需要預先進行灰度 歸一化處理，將不同人臉圖像的灰度范圍拉伸到相同的區域，然后才能進行相應的 識別和匹配處理。并且對于人臉圖像來說，提取的特征必須先進行幾何歸一化。
發明內容
本發明的目的是提供一種橢圓矯正和圓形歸一化的圖像預處理方法，在采用通 常的辦法去噪并且識別出目標區域后，用該圖像預處理方法對圖像進行矯正和圓形
歸一化處理，能使得圖像間具有好的一致性，從而能增加圖像分析的一致性。
為實現上述目的，本發明橢圓矯正和圓形歸 一化圖像預處理方法，包括以下步
驟
第一步從原始圖像中識別目標圖像的邊界點； 第二步對目標圖像的邊界點進行橢圓擬合；
第三步矯正驗證和矯正處理的步驟，該步驟包括判別橢圓的兩軸是否與直角 坐標系兩軸通過平移完全重疊，若完全重疊轉至下一步；否則，進行矯正處理，包 括計算最小旋轉角度和方向，按照此角度和方向進行旋轉，實現圖像的矯正，使目 標圖像的兩軸與直角坐標系重疊，并去除旋轉后圖像的橢圓外部區域；
第四步圓形歸一化的步驟，該步驟包括將橢圓圖像的長軸和短軸均等于規定 長度，使得不同長短軸橢圓圖像變換成相同直徑的圓形圖像。
在第一步中，采用全局直方圖選取閾值，如選取采用0tsu等方法，計算機自動 從原始圖像中識別出目標圖像的邊界；在第二步中，計算機根據識別出的目標圖像 的邊界進行最小二乘方法的橢圓擬合。
在第四步中，將橢圓的長軸和短軸轉化成相同的規定長度，實現橢圓都歸一化 圓的轉換；所述規定長度是根據具體的處理圖像，人為的規定此類圖像歸一化后 圓的半徑長度。
本發明采用橢圓方法矯正傾斜度，根據橢圓擬合情況判斷圖像是否傾斜，并且 給出了矯正圖像傾斜的方法，并采用圓形歸一化的方法對矯正后的圖像進行幾何歸 一化，從而使得圖像間具有好的一致性，能增加圖像分析的一致性。它對圖像分析， 如CT圖像分析等具有重要意義。
圖1為本發明圖像預處理方法的流程圖2為兩組腦CT圖像處理對照圖，其中第 一行和第三行是原始圖像與紅線擬 合橢圓的疊加圖，第二行和第四行分別是對應第 一行和第三行原始圖像通過本發明
技術預處理后的結果圖像(人為規定CT圖像的歸一化長度是256);
圖3所示為腦CT圖像處理效果分析圖，其中，圖3a是單個人的腦CT橫截面 圖像經本發明方法處理后的結果；圖3b是10位不同人的相近或相同腦CT橫截面 圖像經本發明方法處理后的疊加圖；圖3c是未進行預處理的IO位不同人相近或相 同腦CT橫截面圖像的疊加圖(結果圖像歸一化長度是256)。
圖4是一組人臉圖像經本發明方法處理前后的對照圖，其中第 一行是原始圖像， 第二行是用紅線擬合橢圓的疊加圖，第三行通過本發明技術預處理后的結果圖像 (結果圖像歸一化長度是92,也是人為規定的長度)。
具體實施例方式
參照圖1,本橢圓矯正和圓形歸一化的圖像預處理方法包括以下步驟
1、 識別目標并進行橢圓擬合，具體方法是采用全局直方圖選取閾值，如選取 采用0tsu等方法，自動識別出目標圖像的邊界；并根據此邊界進行最小二乘方法的 橢圓擬合；
2、 橢圓矯正驗證和矯正處理，具體方法是判斷擬合后的橢圓圖像的兩軸是 否與直角坐標系通過平移實現重疊來判斷該圖像是否需要通過旋轉進行矯正；若完 全重疊，則不需矯正，轉至下一步；若不完全重疊則需要矯正，計算最小旋轉角度 和方向，按照此角度和方向旋轉圖像，實現圖像的矯正，使目標圖像的兩軸與直角 坐標系重疊，并去除旋轉后圖像的橢圓外部區域；
3、 圓形歸一化，具體方法是將橢圓的長軸和短軸轉化成相同的規定長度，實 現橢圓到相同半徑圓的歸一化轉換；所述規定長度根據具體的處理圖像，人為的 規定此類圖像歸一化后園的半徑長度。
本發明采用橢圓方法矯正傾斜度，根據橢圓擬合情況判斷圖像是否傾斜，并且 給出了矯正圖像傾斜的方法，并采用圓形歸一化的方法對矯正后的圖像進行幾何歸 一化，從而使得圖像間具有好的一致性，能增加圖像分析的一致性。
采用本發明方法能有效消除使用不同設備、或者相同設備不同患者、或者不同 操作人員采集到的圖像之間的差異，使得圖像間具有一致性，對于CT醫學圖像的 分析具有重要意義，下面舉例說明。
圖2所示為兩組腦CT橫截面圖像處理對照圖，其中第一行和第三行是原始圖 像與紅線擬合橢圓的疊加圖，第二行和第四行分別是對應第 一行和第三行原始圖像 通過本發明技術預處理后的結果圖像(結果圖像歸一化長度是256)。可以明顯看出 與第一行相比，第二行的四個圖像具有較好的一致性；與第三行相比，第四行的四 個圖像具有較好的 一致性。
圖3所示為腦CT圖像處理效果分析圖，其中，圖3a是單個人的腦CT橫截面 圖像經本發明方法處理后的結果；圖3b是10位不同人的相近或相同腦CT橫截面 圖像經本發明方法處理后的疊加圖；圖3c是未進行預處理的IO位不同人相近或相 同腦CT橫截面圖像的疊加圖(結果圖像歸一化長度是256)。很明顯可以看到圖 3b較清晰，能看清疊加前圖像中的大部分信息；而圖3c^bf莫糊，幾乎看不到疊加 前圖像中的任何信息，可見經本發明方法處理后的圖像具有好的一致性。
圖4是一組人臉圖像經本發明方法處理前后的對照圖，其中第 一行是原始圖像， 第二行是用紅線擬合橢圓的疊加圖，第三行通過本發明技術預處理后的結果圖像 (結果圖像歸一化長度是92)。可以明顯地看出，第三行中的五個圖像具有較好的一 致性。
權利要求
1、一種橢圓矯正和圓形歸一化的圖像預處理方法，其特征在于包括以下步驟:第一步:從原始圖像中識別目標圖像的邊界點；第二步:對目標圖像的邊界點進行橢圓擬合；第三步:矯正驗證和矯正處理的步驟，該步驟包括判別橢圓的兩軸是否與直角坐標系兩軸通過平移完全重疊，若完全重疊轉至下一步，否則，則計算最小旋轉角度和方向，目的是實現目標圖像的兩軸與直角坐標系重疊，按照此角度和方向進行旋轉，實現圖像的矯正，并去除旋轉后圖像的橢圓外部區域；第四步:圓形歸一化的步驟:將橢圓圖像的長軸和短軸均等于規定長度，使得橢圓圖像變換成圓形圖像；所述規定長度是根據研究對象的不同，預先設定的歸一化圓形圖像的半徑長度。
2、 根據權利要求1所述的圖像預處理方法，其特征在于在第一步中，采用 全局直方圖選取閾值，計算機自動從原始圖像中識別出目標圖像的邊界；在第二步 中，計算機根據識別出的目標圖像的邊界進行最小二乘方法的橢圓擬合。
3、 根據權利要求1所述的圖像預處理方法，其特征在于在第四步中，將橢 圓的長軸和短軸轉化成相同的規定長度，實現橢圓都歸一化圓的轉換；所述規定長 度是根據具體的處理圖像，人為的規定此類圖像歸一化后圓的半徑長度。
全文摘要
一種橢圓矯正和圓形歸一化的圖像預處理方法，包括從原始圖像中識別目標圖像的步驟；對目標圖像的邊界點進行橢圓擬合的步驟；矯正驗證和矯正處理的步驟，以及圓形歸一化的步驟。本發明采用橢圓方法矯正傾斜度，根據橢圓擬合情況判斷圖像是否傾斜，并且給出了矯正圖像傾斜的方法，并采用圓形歸一化的方法對矯正后的圖像進行幾何歸一化，從而使得圖像間具有好的一致性，能增加圖像分析的一致性。它對圖像分析，如CT圖像分析、人臉圖像識別等具有重要意義。
文檔編號G06K9/42GK101383006SQ20071007691
公開日2009年3月11日 申請日期2007年9月5日 優先權日2007年9月5日
發明者菲 彭, 袁克虹 申請人:清華大學深圳研究生院