[發明專利]基于閾值技術和灰度投影的舌圖像分割方法

有效

• 申請號: 201810444231.X
• 申請日: 2018-05-10
• 公開（公告）號: CN108615239B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 李燦東;李佐勇;周常恩;朱龍;林雪娟;劉偉霞;吳長汶;辛基梁;閔莉;俞潔
• 申請（專利權）人: 福建中醫藥大學
• 主分類號: G06T7/136
• 分類號: G06T7/136;G06T7/12;G06T5/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明提供一種基于閾值技術和灰度投影的舌圖像分割方法，其包括以下步驟：步驟S1：對獲取的舌圖像在HSI顏色空間中的色調分量進行變換，使得變換后舌體和上嘴唇的色調分量與其近鄰組織間存在色調差異；步驟S2：將圖像閾值分割技術運用在變換后的色調分量上獲得二值化分割結果，對該結果執行形態學運算后提取出包含真實舌體和上嘴唇的初始舌體區域；步驟S3：運用灰度投影技術尋找舌根上邊界對應的圖像行，借助其剔除上嘴唇、舌根與上嘴唇之間間隙等虛假的舌體區域，修正舌體區域，將其邊界作為初始的舌體輪廓；步驟S4：運用主動輪廓模型對舌體輪廓進行光滑化處理，從而得到舌圖像的最終分割結果。本發明顯著地改善了舌圖像分割的效果。

技術領域

本發明屬于圖像處理領域，具體涉及一種基于閾值技術和灰度投影的舌圖像分割方法。

背景技術

舌診是傳統中醫“望診”的主要內容之一，是具有中醫特色的傳統診斷方法之一。舌象是反映人體生理功能和病理變化最敏感的指標，在中醫診療過程中具有重要的應用價值。應用圖像處理技術，建立舌診信息的客觀量化、識別方法，實現中醫舌診的自動化，對中醫現代化具有重要的現實意義。自動化舌診系統中，病人的舌圖像經過數字采集儀器(工業相機、攝像頭等)獲取后，必須首先對目標區域(舌體)進行自動的分割，然后才能根據舌體特征進行診斷與分析。因此，舌圖像分割成了連接舌圖像采集和舌體診斷的重要紐帶，分割質量將直接影響到后續診斷的準確性。

舌圖像分割的難點在于：(1)舌體的顏色與臉部的顏色特別是嘴唇的顏色很接近，容易混淆；(2)舌體作為一個軟體，沒有固定的形狀，舌體形狀的個體差異性大；(3)舌體不平滑，舌苔舌質因人而異，病理特征差異較大；(4)舌體的裂紋、舌苔色塊可能影響舌體的準確分割。

鑒于舌圖像分割的困難和挑戰，單一的圖像分割技術往往難以獲得滿意的分割效果。因此，人們開始研究多種分割技術的融合。在多種分割技術融合的框架下，國際主流的舌圖像分割方法是基于主動輪廓模型(ACM,Active Contour Model)的方法。ACM又稱為Snake模型，是一種流行的可變形狀模型，廣泛應用于輪廓提取中。給定一個初始輪廓曲線，主動輪廓模型在內外力的共同作用下將初始輪廓曲線朝真實目標輪廓處演化。基于ACM的分割方法主要研究點在初始輪廓的獲取和曲線演化上。比如，Pang等提出一種雙橢圓形變輪廓模型方法BEDC^[1]，其結合了雙橢圓形變模板(BEDT)和主動輪廓模型。BEDC首先定義了一種稱為BEDT的形變模板作為舌體的一種粗略描述，然后通過最小化BEDT能量函數來獲得初始的舌體輪廓，最后利用模板能量代替傳統內能量的主動輪廓模型來演化初始輪廓，進而獲得最終的分割結果。Zhang等^[2]提出了一種融合極坐標邊緣檢測和主動輪廓模型的方法。此方法先對原始圖像進行極坐標轉化，利用邊緣檢測算子獲得極坐標邊緣圖像，同時從舌圖像中提取邊緣模板；然后，利用邊緣模板過濾掉舌體內部紋理造成的虛假舌體邊緣；接著，利用圖像二值化技術結合形態學濾波進一步剔除舌體以外的虛假舌體邊緣(比如，臉部褶皺引起的邊緣)；最后，將邊緣檢測結果作為初始的舌體輪廓，運用主動輪廓模型方法對初始輪廓進行演化，進而獲得最終的分割結果。此方法對舌體與近鄰部分(嘴唇和臉部)顏色近似造成的弱輪廓提取效果欠佳，而且在舌體與嘴唇的空隙處以及舌尖部分容易發生誤分割。Ning等^[3]提出了一種融合梯度向量流(GVF,Gradient Vector Flow)、區域合并技術(RM,Region Merging)和主動輪廓模型的方法，簡稱為GVFRM。此方法先將傳統的梯度向量流改造為標量擴散方程對舌圖像進行擴散以期達到平滑圖像，保留舌體輪廓結構的預處理目的；然后，利用分水嶺算法將預處理過的舌圖像分割成許多小區域；接著，運用基于最大相似性的區域合并算法結合目標、背景標記將小區域合并成大區域，從而形成初始的舌體輪廓；最后，利用主動輪廓模型對初始輪廓進行演化，得到最終的分割結果。當舌體靠近圖像的邊界時，錯誤的目標、背景標記容易造成錯誤的區域合并結果，從而導致誤分割。此方法在舌體與嘴唇的間隙處以及顏色近似性造成的弱邊緣處分割效果欠佳。