[發明專利]一種2.5D超聲寬景圖像分割方法

有效

• 申請號: 201810833453.0
• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN109064473B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 黃慶華;鄧其鋒;曾昭崢
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11;G06T5/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.一種2.5D超聲寬景圖像分割方法，應用超聲探頭，并在超聲探頭上安裝一個定位裝置以記錄探頭移動的位置信息，其特征在于，所述方法包括下述步驟：

(1)使用一種蛇形軌跡超聲寬景成像方法采集帶有位置信息的2.5D超聲寬景圖像；

(2)利用2.5D超聲寬景圖像上每個像素點的像素值和空間位置信息，對圖像進行濾波處理，并對圖像邊緣信息進行銳化，接著利用所要分割的感興趣區域中的先驗信息對2.5D超聲寬景圖像的每個像素進行加權處理；

(3)使用聚類分割方法對步驟(2)處理后的2.5D超聲寬景圖像上的每一個像素點的像素值和空間位置信息進行聚類，將圖像分割成不同且互 不相交的子區域；

(4)利用形態學處理方法對聚類分割過程產生的離散像素點進行平滑處理，將最終得到平滑的子區域作為2.5D超聲寬景圖像的分割結果；

步驟(2)中，像素值和空間位置信息由蛇形軌跡超聲寬景成像方法采集得到，2.5D超聲寬景圖像保存了每個像素點的像素值和空間信息，利用2.5D超聲寬景圖像每個像素點的像素值和空間位置信息，使用雙邊濾波算法進行圖像預處理，一方面對圖像進行去噪，另一方面對圖像邊緣信息進行銳化，結合像素點的像素值和每個像素點的3×3鄰域內的局部空間位置信息，由如下公式(2)和公式(3)計算像素k鄰域的空間權值系數W_s[k,n]和像素權值系數W_g[k,n]：

其中，d(k,k-n)表示第k個像素點與其第n個鄰域之間的三維空間歐式距離；g(k)表示第k個像素灰度值；表示空間域標準差，表示值域標準差；

根據所要分割的感興趣區域中的先驗信息，所述先驗信息為分割目標在圖像中出現的概率；利用公式(4)對每個像素點的灰度值g(k)進行加權處理得到g′(k)，其中g′(k)為經過處理后的圖像的每個像素點的灰度值，P(x)為分割目標在圖像中出現的概率值；通過加權處理將出現分割目標的位置重新賦予權值；

g′(k)＝P(x)·g(k) (4)。

2.根據權利要求1所述的2.5D超聲寬景圖像分割方法，其特征在于，所述步驟(1)中的蛇形軌跡超聲寬景成像方法，具體包括下述步驟：

1)利用安裝有位置傳感器的超聲探頭掃描被檢查對象表面，在掃描過程中系統實時采集超聲圖像數據和位置信息；

2)圖像位置信息通過三維坐標變換確定，通過公式(1)將超聲圖像中的任一點P_image變換到世界坐標系C_w中，

其中T₁表示發射器坐標系C_t到世界坐標系C_w的變換矩陣，T₂表示圖像坐標系C_p到發射器坐標系C_t的變換矩陣；

3)通過上述公式(1)，確定采集到的每一幅超聲圖像的實際位置，根據每幅超聲圖像的三維坐標，有兩種蛇形軌跡超聲寬景成像方法：

方法一，直接成像：圖像按采集順序依次顯示在三維空間中；即探頭平移軌跡是一條曲線，因此相鄰圖像會在軸向形成一定的夾角，系統直接將這些圖像顯示在三維空間中，直接看到這些相互交錯的圖像；

方法二，利用三維曲線或曲面擬合方法對圖像平面輪廓做曲面擬合，得到蛇形曲面；即，采集連續且彼此存在夾角的三幅相鄰圖像；利用擬合計算，得到一個近似的曲面擬合這三幅相鄰圖像的平面，然后利用最近鄰插值計算方法，將曲面上的每一個像素值賦成與其最近的、來自超聲圖像的像素點的值。

3.根據權利要求1所述的2.5D超聲寬景圖像分割方法，其特征在于，步驟(3)中，使用聚類分割方法對步驟(2)處理后的2.5D超聲寬景圖像上的每一個像素點的像素值和空間位置信息進行聚類，具體過程是：

首先計算整幅2.5D超聲寬景圖像的像素值分布直方圖，基于直方圖累積數選取5個峰值作為初始聚類中心，然后對加權像素值進行模糊C均值聚類分割，通過不斷迭代，直到聚類中心的變化低于一個閾值時，完成聚類分割，將圖像分割成不同且互不相交的子區域。

4.根據權利要求1所述的2.5D超聲寬景圖像分割方法，其特征在于，步驟(4)中，利用形態學處理方法對聚類分割過程產生的離散像素點進行平滑處理，從而將所述離散像素點進行連接，填充子區域內部的空洞，去除子區域邊緣的毛刺。