[發明專利]一種面向虛擬人超大規模切片圖像的序列化自動分割方法

有效

• 申請號: 201610066206.3
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105741289B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 劉斌;王潮;朱琳
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

1.一種面向虛擬人超大規模切片圖像的序列化自動分割方法，其特征在于：包括以下步驟:

S1：基于閉式解決算法對第一張虛擬人切片圖像進行分割：根據欲獲取區域中手動選擇的多個種子點坐標集合采用閉式解決算法獲得不透明度蒙版，將不透明度蒙版與序列化圖像按照像素進行融合后獲得僅有欲獲取區域的圖片；

S2：基于距離變換算法生成欲獲取區域種子點：將S1中獲得的不透明度蒙版用距離變換算法進行處理，在處理得到的圖片中尋找局部最大值，將最大值所在位置作為種子點；

S3：根據上述獲得的種子點采用S1中的方式對第二張虛擬人切片圖像進行分割處理，將第二張獲得的種子點對第三張虛擬人切片圖像進行分割，如此循環完成最后一張虛擬人切片圖像的分割；

S4：對于分割結束后的欲獲取區域圖片，按序疊加后獲得虛擬人器官三維立體圖像，供醫學研究；

S1具體采用如下方式：

S11：輸入虛擬人序列化圖片，在第一張圖片的欲獲取區域上選取多個種子點，遍歷整張圖片，將種子點置1，其余點置為0，獲得二值矩陣；

S12：建立第一矩陣，矩陣元素為RGB分量，記錄除圖像邊緣外的像素及該像素鄰域的RGB信息，計算該矩陣中所有像素點每個顏色分量的平均值，用鄰域像素的每個顏色空間分量與當前像素點的顏色分量做乘積后減去平均值，得到第二矩陣；

其中T₁：

T₂：

其中W₁為第一矩陣，W₂為第二矩陣，ε取值10^-7—10^-5，n²為第一矩陣的大小，T₂是中間變量，ε是調節摳圖平滑度的參數；

S13：對第二矩陣進行矩陣求逆，用第一矩陣左乘該逆矩陣，并用該結果再左乘第一矩陣，從而得到第三矩陣，通過行列對應，查重后得到稀疏矩陣；

以下為稀疏矩陣的獲得過程：

第一矩陣內每一個像素在整個圖片中的編號存儲在一個第四矩陣中

其中W₄為第四矩陣，no為第一矩陣內每一個像素在整個圖片中的編號，w為圖片的寬度，n為第一矩陣的行數和列數：

建立m×1大小矩陣的第五矩陣：

W₅[k]＝W₄[(k-len)％n²]；

建立m×1大小矩陣的第六矩陣：

W₆[k]＝W₄[(k-len)/n²]；

建立m×1大小矩陣的第七矩陣：

W₇[k]＝W₃[(k-len)％n²][(k-len)/n²]；

其中m為圖像中除了邊緣像素以外的像素個數即第一矩陣的個數*第三矩陣的行數*第三矩陣的列數，W₅為第五矩陣，W₆為第六矩陣，W₇為第七矩陣，k為矩陣元素，len為第一矩陣對應的像素點之前的像素點個數*第三矩陣大小；

通過第五矩陣，第六矩陣，第七矩陣建立稀疏矩陣,第七矩陣中任何零元素將被忽略,第七矩陣中在第五矩陣和第六矩陣處的重復值將被疊加；

S14：將稀疏矩陣每行相加到對角線元素處，并把S11得到的二值矩陣中非零值對應的元素乘以設定的閾值加到該矩陣對角線元素處后得到系數矩陣A；

W₈為稀疏矩陣，W₉為S11得到的二值矩陣，n為矩陣的行數或列數，λ為閾值；

S15：設方程Aδ＝b，其中A為上一步中得到的系數矩陣，δ是要求的不透明度蒙版，b是S11中得到的二值矩陣按列排列成的1維向量，求解方程得到不透明度蒙版；

S16：將上一步獲得的不透明度蒙版與原圖片對應像素相乘，獲得欲獲取區域。

2.根據權利要求1所述的一種面向虛擬人超大規模切片圖像的序列化自動分割方法，其特征還在于：S2具體采用如下方式：

S21：設定第二閾值，其中：0<第二閾值≤1，根據S1中得到的不透明度蒙版選取大于等于該閾值的點將其設置為1，將小于該閾值的點設置為0，將上述選取的點用于選取具有種子點資格的像素；

S22：建立與圖像大小相同的矩陣M；

根據S11中得到的二值矩陣，遍歷矩陣，設矩陣中一點為p₁(x₁,y₁)， 該點值為1，設距離p₁最近的值為0的點為p₂(x₂,y₂)， 利用歐幾里得距離公式：

計算p₁到p₂的距離，將此距離加入到矩陣M的對應位置；

S23：設置種子點集合Z，設置種子點資格矩陣V，初始為1；由上到下從左到右遍歷S22中得到的矩陣M，設當前遍歷到點p(x,y)，若：

V[x][y]＝1

M[x][y-1]≤M[x][y]

M[x][y+1]≤M[x][y]

則將點p加入到集合Z中，對集合Z中種子點進行排序，當集合中元素個數超過集合Z的大小，新的種子點將替換掉距離值最小的種子點；

將點p下面h行的大小為h×w矩形內像素以及點p后面n個像素取消種子點資格即矩陣V的對應位置設置為0，集合Z中的元素設置為種子點。