专利名称：一种鲁棒的骨龄评定图像预处理及骨关键点定位方法
技术领域：
本发明涉及一种图像预处理方法，具体是一种鲁棒的骨龄评定图像预处理及骨关键点定位方法。
背景技术：
骨龄评定是运用国际上通用的TW2 (Tanner and Whitehouse)方法和国内的CHN(中国人手腕骨发育标准CHN法)标准，通过计算机对骨龄X光平片进行自动识别，以确定2-18岁儿童的骨发育成熟度年龄，即骨龄。骨龄是儿童青少年身体发育检测、内分泌疾病的检查、体育选材等方面的重要指标之一，因而有着广泛的应用。目前，骨龄的评定方法有人工方法、计算机辅助方法、计算机自动评定等。由于骨龄评定的复杂性和人的主观因素过大，前两种方法都不能准确的评定骨龄；而采用计算机自动评定骨龄又跟骨龄X光平片的 图像预处理效果关系密切。在一般的图像预处理过程中，骨龄X光平片的噪声、位置等都直接影响到预处理的结果。因此，本发明主要针对骨龄X光图像预处理过程中，图像噪声和位置变换对图像预处理效果的影响，提出一种鲁棒方法来预处理骨龄X光平片图像，为自动骨龄评定的后续过程提供准确的评定依据。目前对骨龄X光平片图像的预处理阶段的处理流程如图I所示。首先对输入的骨龄X光平片图像的背景噪声(包括小对象和物理方法所留下的噪声)移除，然后对背景图像进行估计，采用数字图像处理的基本方法，比如滤波、形态学操作、轮廓跟踪等一系列方法提取出手掌轮廓。对于骨龄X光平片骨关键点的定位，通常的方法是根据手指的物理特性，即中指的顶点位置最高，小指的顶点最低，从而按照从上到下扫描各指骨关键点进行定位。上述X光平片图像的预处理阶段中图像预处理主要按照传统方法进行滤波，且假设骨龄X光平片图像噪声是均匀分布的，在实际临床应用中，每个图像噪声是千变万化的。这样按照固定方法考虑去除噪声，没有针对性，使部分图像达不到最佳效果，给后续定位等带来困难。按照传统方法定位出的骨关键点准确度不高，因为该方法主要通过物理因素进行定位，实际拍摄到的骨龄X光平片图像往往由于位置和方位的变换会发生一定的偏差，因而按照标准图像的位置和方位去定位骨关键点就不够准确，且不具有鲁棒性。上述预处理阶段需要输入的骨龄X光平片图像必须比较标准和效果较好。这在临床应用中这很难保障。
发明内容
本发明的目的是解决在骨龄X光平片图像预处理阶段噪声处理效果不好，预处理效果不佳的问题；在骨龄X光平片图像骨关键点定位过程中，骨图像位置和方位改变情况下，定位过程的鲁棒性问题；在临床拍摄的骨龄X光平片图像效果不佳的条件下，仍能很好的对图像进行预处理，达到比较准确定位骨关键点的问题。为了解决上述问题本发明采用的技术方案如下一种鲁棒的骨龄评定图像预处理及骨关键点定位方法，包括如下步骤
步骤一，对骨龄X光平片图像进行预处理选取子采样点，采用线性回归方法拟合背景图像，从而移除骨龄X光平片图像的背景，提取出目标部分，即手掌轮廓图像。步骤二，对步骤一获得的手掌轮廓图像进行去除噪声处理。步骤三，对经步骤二处理后的手掌轮廓图像，采用K余弦方法定位骨关键点。步骤一中所述子采样点，是从骨龄X光平片图像的上、下、左、右四个方向，按照预定间隔进行采样的，并且避免采样点经过骨龄X光平片图像的中间和骨龄X光平片图像的白色和黑色矩形框区域。步骤一中所述线性回归为二元三次线性回归，其表达式为
权利要求
1.一种鲁棒的骨龄评定图像预处理及骨关键点定位方法，包括如下步骤 步骤一，对骨龄X光平片图像进行预处理选取子采样点，采用线性回归方法拟合背景图像，从而移除骨龄X光平片图像的背景，提取出目标部分，即手掌轮廓图像； 步骤二，对步骤一获得的手掌轮廓图像进行去除噪声处理； 步骤三，对经步骤二处理后的手掌轮廓图像，采用K余弦方法定位骨关键点。
2.根据权利要求I所述一种鲁棒的骨龄评定图像预处理及骨关键点定位方法，其特征在于步骤一中所述子采样点，是从骨龄X光平片图像的上、下、左、右四个方向，按照预定间隔进行采样的，并且避免采样点经过骨龄X光平片图像的中间和骨龄X光平片图像的白色和黑色矩形框区域。
3.根据权利要求I所述一种鲁棒的骨龄评定图像预处理及骨关键点定位方法，其特征在于步骤一中所述线性回归为二元三次线性回归，其表达式为 ^ "k ^/(x,y) = a0-l·axy + a2x + a-3y +a^xy + a5x-^a1Xy +a8x y + a9x 其中-.α ,αι,-α9为多项式的系数，χ和y为图像上某一点的横坐标和纵坐标。
4.根据权利要求I所述一种鲁棒的骨龄评定图像预处理及骨关键点定位方法，其特征在于步骤二中去除噪声的具体步骤是a)输入手掌轮廓图像和子采样点，若手掌轮廓图像中的输入点减子采样点的均值大于或等于I. 8倍子采样点的标准差，则将该输入点移出；b)通过二元三次非线性回归求出残差的置信区间，通过置信区间的过O点寻找经步骤a)处理后的图像中的异常点，并移出异常点。
5.根据权利要求I所述一种鲁棒的骨龄评定图像预处理及骨关键点定位方法，其特征在于步骤三中所述K余弦方法如下 设已知道在点巧处有k维向量，^ik _ (工2.又i+k，Yi 少 +Α) hk = - Xi-A — y,-k) 则在点巧处的k余弦定义为 C ik — C*3 Λ m^ik ) , 一 ik | ik |^ 计算k值的主要步骤如下 1)计算每个，eB，…，cim(m=N/20，N为边界点的个数)； 2)找出满足不等式^CqnC…<ciA的h， 为了确保Ae [Xm]，定义4 =-〗，并称Q为巧点处的余弦值,计为q ； 3)用步骤2)求出的m对每个点的％进行均值滤波，滤波规则如下 [TVj [+ …+ c,ik!21 如果k为偶数 Cik — J 2 I k + 3 + 气*_1 + …+ C !,c*-i)/2]如果七为奇数从而用4代替(汁力； 4)如果Ci i &对于所有的j都满足|i-A|SA/2，则称q为每个点灼处的曲率最大值，此点即为骨关键点。
全文摘要
本发明公开了一种鲁棒的骨龄评定图像预处理及骨关键点定位方法，包括如下步骤步骤一，对骨龄X光平片图像进行预处理选取子采样点，采用线性回归方法拟合背景图像，从而移除骨龄X光平片图像的背景，提取出目标部分，即手掌轮廓图像；步骤二，对步骤一获得的手掌轮廓图像进行去除噪声处理；步骤三，对经步骤二处理后的手掌轮廓图像，采用K余弦方法定位骨关键点。传统主要依靠人工评判骨龄的方法，评判者的主观因素过多，且压力负荷过重，不利于客观公正的测定骨龄。本方法使骨龄X光平片图像的预处理效果最佳，具有极大的鲁棒性，降低了拍摄骨龄片工作人员对被拍片者的要求，对骨龄图像具有极大的适应性。
文档编号G06T7/00GK102945545SQ20121039681
公开日2013年2月27日 申请日期2012年10月18日 优先权日2012年10月18日
发明者冉隆科, 宋方洲, 金晶, 陈龙聪, 向天宇, 谭鹏程 申请人:重庆医科大学