基于局部閾值的膝關(guān)節(jié)影像智能分割系統(tǒng)的制作方法

本發(fā)明涉及圖像處理，具體涉及基于局部閾值的膝關(guān)節(jié)影像智能分割系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、目前一般通過核磁共振成像技術(shù)來獲取膝關(guān)節(jié)圖像，該手段是在不影響人體身體健康的同時還能高效的采集出圖像。

2、由于技術(shù)的不完善以及身體結(jié)構(gòu)的差異性，采集的膝關(guān)節(jié)圖像不可避免的會出現(xiàn)一些不均勻的亮度場，進(jìn)而造成在相同組織卻在圖像中有著不同的灰度范圍，無法利用同一閾值來分割出完整的膝關(guān)節(jié)區(qū)域。因而傳統(tǒng)的閾值分割方法分割出的膝關(guān)節(jié)圖像不夠完整，從而容易給醫(yī)生診斷造成困擾。

3、在圖像處理中，對于光線不均勻的圖像，由于灰度不統(tǒng)一的問題造成全局閾值難以分割出完整的圖像區(qū)域，同時對于局部區(qū)域閾值分割方法，該方法由于局部區(qū)域的像素較小，通過統(tǒng)計特征得到的分割閾值不夠準(zhǔn)確，從而很難準(zhǔn)確的分割出圖像區(qū)域。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供基于局部閾值的膝關(guān)節(jié)影像智能分割系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的問題：給每個小區(qū)域獲取準(zhǔn)確的分割閾值，從而分割出完整的膝關(guān)節(jié)區(qū)域。

2、本發(fā)明的基于局部閾值的膝關(guān)節(jié)影像智能分割系統(tǒng)采用如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明一個實施例提供了基于局部閾值的膝關(guān)節(jié)影像智能分割系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括以下模塊：

4、膝關(guān)節(jié)灰度圖像采集模塊，用于采集膝關(guān)節(jié)灰度圖像；

5、每個像素的保留率獲取模塊，用于對膝關(guān)節(jié)灰度圖像分塊處理得到多個圖像塊，設(shè)置每個圖像塊的多個調(diào)整分割閾值，利用每個調(diào)整分割閾值對每個圖像塊進(jìn)行分割處理得到每個圖像塊在每個調(diào)整分割閾值下的二值圖像塊，根據(jù)相鄰兩個調(diào)整分割閾值下的兩個二值圖像塊中每個像素的灰度值變動情況得到每個像素的保留率；

6、每個圖像塊的保留程度獲取模塊，用于根據(jù)相鄰兩個調(diào)整分割閾值下的兩個二值圖像塊中灰度值變動像素的個數(shù)得到每個像素的變動權(quán)重，根據(jù)每個像素的變動權(quán)重以及每個像素的保留率得到每個圖像塊的保留程度；

7、每個調(diào)整分割閾值的評價值獲取模塊，用于根據(jù)每個圖像塊的保留程度與每個圖像塊在每個調(diào)整分割閾值下的二值圖像塊中灰度值均值的一致性情況得到每個調(diào)整分割閾值的評價值；

8、圖像分割模塊，用于根據(jù)每個調(diào)整分割閾值的評價值獲取最優(yōu)分割閾值，根據(jù)最優(yōu)分割閾值對膝關(guān)節(jié)灰度圖像分割處理得到膝關(guān)節(jié)區(qū)域。

9、優(yōu)選的，所述對膝關(guān)節(jié)灰度圖像分塊處理得到多個圖像塊，包括的具體方法為：

10、將膝關(guān)節(jié)灰度圖像均勻分割成多個圖像塊。

11、優(yōu)選的，所述設(shè)置每個圖像塊的多個調(diào)整分割閾值，包括的具體方法為：

12、對于任意一個圖像塊，利用大津閾值算法獲取所述圖像塊的基準(zhǔn)分割閾值，設(shè)置方差調(diào)整變量，高斯方差，令k依次取[0,20]之間的所有整數(shù)得到多個高斯方差，b表示預(yù)設(shè)調(diào)整步長，基于每個高斯方差得到每個調(diào)整分割閾值為，其中表示調(diào)整分割閾值，表示以自然常數(shù)為底的指數(shù)函數(shù)。

13、優(yōu)選的，所述根據(jù)相鄰兩個調(diào)整分割閾值下的兩個二值圖像塊中每個像素的灰度值變動情況得到每個像素的保留率，包括的具體方法為：

14、按照高斯方差的大小將調(diào)整分割閾值升序排列得到調(diào)整分割閾值序列；

15、對于任意一個圖像塊，將任意一個調(diào)整分割閾值記為第一目標(biāo)分割閾值，任意一個位置的像素記為目標(biāo)像素，將第一目標(biāo)分割閾值的二值圖像塊中目標(biāo)像素處的灰度值記為目標(biāo)像素的第一灰度值，將前一個調(diào)整分割閾值的二值圖像塊中目標(biāo)像素處的灰度值記為目標(biāo)像素的第二灰度值，當(dāng)?shù)谝换叶戎档扔?，第二灰度值等于0時，將與第一目標(biāo)分割閾值對應(yīng)的高斯方差作為目標(biāo)像素的保留率，獲取所述圖像塊中各像素的保留率。

16、優(yōu)選的，所述根據(jù)相鄰兩個調(diào)整分割閾值下的兩個二值圖像塊中灰度值變動像素的個數(shù)得到每個像素的變動權(quán)重，包括的具體方法為：

17、對于任意一個圖像塊，將任意一個調(diào)整分割閾值記為第二目標(biāo)分割閾值，將第二目標(biāo)分割閾值下的二值圖像塊中灰度值為1的像素個數(shù)記為第二目標(biāo)分割閾值的第一個數(shù)，將上一個調(diào)整分割閾值的二值圖像塊中灰度值為1的像素個數(shù)記為第二目標(biāo)分割閾值的第二個數(shù)，將第一個數(shù)與第二個數(shù)的差值記為第二目標(biāo)分割閾值的變動差值；獲取每個調(diào)整分割閾值的變動差值，將與各像素的保留率相同的高斯方差記為基準(zhǔn)高斯方差，將基準(zhǔn)高斯方差對應(yīng)的調(diào)整分割閾值作為各像素的基準(zhǔn)調(diào)整分割閾值，將各像素的基準(zhǔn)調(diào)整分割閾值的變動差值作為各像素的變動權(quán)重；

18、獲取每個圖像塊中每個像素的變動權(quán)重。

19、優(yōu)選的，所述根據(jù)每個像素的變動權(quán)重以及每個像素的保留率得到每個圖像塊的保留程度，包括的具體方法為：

20、

21、其中，表示第z個圖像塊中第i個像素的保留率；表示第z個圖像塊中第i個像素的變動權(quán)重，n表示每個圖像塊中的像素個數(shù)，表示第z個圖像塊的保留程度。

22、優(yōu)選的，所述根據(jù)每個圖像塊的保留程度與每個圖像塊在每個調(diào)整分割閾值下的二值圖像塊中灰度值均值的一致性情況得到每個調(diào)整分割閾值的評價值，包括的具體方法為：

23、將每個調(diào)整分割閾值下的二值圖像塊中所有像素的灰度值均值記為圖像塊在每種調(diào)整分割閾值下的灰度值均值；

24、根據(jù)每個圖像塊在每個調(diào)整分割閾值下的灰度值均值和每個圖像塊的保留程度得到每個調(diào)整分割閾值的評價值的計算方法為：

25、

26、其中，表示第z個圖像塊的保留程度，表示第z個圖像塊在每個調(diào)整分割閾值下的灰度值均值，表示圖像塊的個數(shù)，p表示每個調(diào)整分割閾值的評價值，exp()表示以自然常數(shù)為底的指數(shù)函數(shù)。

27、優(yōu)選的，所述根據(jù)每個調(diào)整分割閾值的評價值獲取最優(yōu)分割閾值，包括的具體方法為：

28、將評價值最大的調(diào)整分割閾值作為最優(yōu)分割閾值。

29、優(yōu)選的，所述利用每個調(diào)整分割閾值對每個圖像塊進(jìn)行分割處理得到每個圖像塊在每個調(diào)整分割閾值下的二值圖像塊，包括的具體方法為：

30、將每個圖像塊中灰度值大于每個調(diào)整分割閾值的像素的灰度值設(shè)置為1，將灰度值小于等于每個調(diào)整分割閾值的灰度值設(shè)置為0，得到每個圖像塊在每個調(diào)整分割閾值下的二值圖像塊。

31、優(yōu)選的，所述根據(jù)最優(yōu)分割閾值對膝關(guān)節(jié)灰度圖像分割處理得到膝關(guān)節(jié)區(qū)域，包括的具體方法為：

32、將膝關(guān)節(jié)灰度圖像中大于最優(yōu)分割閾值的像素的灰度值設(shè)置為1，將膝關(guān)節(jié)灰度圖像中小于等于最優(yōu)分割閾值的像素的灰度值設(shè)置為0得到最優(yōu)二值圖像，其中最優(yōu)二值圖像中灰度值等于1的像素為膝關(guān)節(jié)像素；

33、將膝關(guān)節(jié)像素構(gòu)成的連通域作為膝關(guān)節(jié)區(qū)域。

34、本發(fā)明的技術(shù)方案的有益效果是：由于各區(qū)域的膝關(guān)節(jié)像素灰度值存在差異，因而直接獲取整個圖像的分割閾值比較困難，每個圖像塊的分析難度較低，因而對膝關(guān)節(jié)灰度圖像進(jìn)行分塊處理得到多個圖像塊，由于膝關(guān)節(jié)像素的灰度值較大，利用不同的閾值進(jìn)行分割時膝關(guān)節(jié)像素多數(shù)情況下會大于分割閾值，因而設(shè)置多個不同的調(diào)整分割閾值，利用多個不同的調(diào)整分割閾值對各圖像塊進(jìn)行分割處理處理得到每個調(diào)整分割閾值下的二值圖像塊，對多個二值圖像進(jìn)行分析根據(jù)二值圖像塊中各像素灰度值變動情況得到每個像素的保留率，由于每個調(diào)整分割閾值的變動所引起的二值圖像塊中灰度值變化像素個數(shù)不同，其對應(yīng)調(diào)整分割閾值的影響程度不同，因而根據(jù)每個調(diào)整分割閾值的變動所引起的二值圖像塊中灰度值變化像素個數(shù)得到每個像素的變動權(quán)重；根據(jù)變動權(quán)重和保留率得到每個圖像塊的保留程度。通過保留程度能夠反映各圖像塊為膝關(guān)節(jié)區(qū)域的概率，其中膝關(guān)節(jié)區(qū)域處的灰度值較大，因而圖像塊的灰度值均值越大其為膝關(guān)節(jié)區(qū)域的概率越大，因而根據(jù)每個圖像塊在每個調(diào)整閾值下的灰度值均值與該圖像塊的保留程度一致性情況得到每個調(diào)整分割閾值的評價值，根據(jù)評價值獲得最優(yōu)分割閾值，利用最優(yōu)分割閾值分割出準(zhǔn)確的膝關(guān)節(jié)像素區(qū)域。