[发明专利]一种从超声图像上自动测量胎儿颈背透明物厚度的图像处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字图像的目标测量技术，尤其是涉及到对产科超声图像的自动化分析与图像目标测量技术。 

背景技术

超声成像在医学影像技术中处于重要地位。超声成像硬件的物理特性导致超声图像的信噪比较低，给图像的定量分析带来了不利影响。当前，针对超声图像的特征提取和分析方法尚滞后于超声成像技术本身发展。在超声图像分析中引入自动化的目标测量和分析方法具有重要的意义。 

产科超声图像分析是评价胎儿宫内生长发育的重要手段，具有无损、价廉、实时的优点。产科超声图像分析中，通过超声成像测量胎儿颈背透明物厚度(NT)是衡量胎儿宫内生长发育的重要指标之一。目前产科超声图像胎儿颈背透明物厚度测量的准确性尚不尽人意，其主要原因手动测量NT带来的随机误差和操作者自身的视觉误差。本发明提供一种从超声图像上自动测量胎儿颈背透明物厚度的图像处理方法，从数字图像处理和计算机视觉的角度提供一套自动化的超声图像分析的辅助工具。 

发明内容

本发明提供一种从超声图像上自动测量胎儿颈背透明物厚度的图像处理方法。 

为了达到上述目的，本发明是通过采用以下技术方案来实现的： 

一种从超声图像上自动测量胎儿颈背透明物厚度的图像处理方法，包括以下步骤：超声仪器采集图像的输入及拍摄参数的导入；基于Gabor特征匹配的胎儿颈背透明物待测超声图像的质量评价；对于满足测量需求的超声图像，检测颈背透明物在超声图像中的位置；超声图像中的颈背透明物厚度测量；颈背透明物厚度的图像像素距离到客观真实长度值的转换。 

满足测量要求的图像的基本要求是：头部的应该全部显示，并且头部和胸部占整个图形面积的70％-85％；头面部的正中矢状线切线和前胸切线夹角应该在130-160度；显示鼻骨；显示鼻尖皮肤线；显示上颌骨；显示下巴；显示中脑；显示胎儿颈后皮肤线；显示胎儿颈后筋膜线。图像质量评价的目的是考察输入图像是否满足测量要求。具体的图像质量评价方法，包含如下步骤：(1)将训练图像集分为“头部”、“头面部的正中矢状线切线和前胸切线夹角处”、“鼻骨、鼻 尖皮肤线”、“上颌骨、下巴”、“中脑”、“胎儿颈后皮肤线、胎儿颈后筋膜线”这6个待检测区域的子集。(2)对于每一个子集图像，从临床超声图像样本中挑选合格的待测样本，人工参与标定并输入500幅大小相同的目标图像块作为该目标的训练样本，得该样本集的平均图像；(3)利用5中心频率8方向的不同Gabor滤波器对该样本集的平均图像滤波，得到40个滤波后的图像。将这40个滤波后的图像分别按行堆叠方式转化为一维的列向量，进而一起构成投影矩阵；(4)根据投影矩阵提取该训练集样本的特征向量；(5)训练贝叶斯分类器，对于检测目标类和非检测目标类分别计算条件概率密度。建立贝叶斯分类器的判别函数；(6)将待测图像的相应区域输入贝叶斯分类器，观测其分类结果。最终，符合测量要求的输入图像应满足6个待检测区域均符合训练集中检测目标的特征，即6个待检测区域均被划分为检测目标类。 

对于满足测量需求的超声图像，应能检测胎儿颈背透明物在超声图像中的位置。具体的图像目标检测方法，包含如下步骤：(1)整体算法流程上是通过逐步迭代地阈值分割、canny算子边缘检测、hough变换线检测，最终输出可测量清晰NT线的局部图像；(2)初始检测目标为整个输入图像，终止目标为可测量清晰NT线的最小局部图像；(3)采用阈值分割的方式分割图像，将阈值从大到小依次取值；(4)对分割到的图像目标的边缘部分进行canny线检测，检测目标为可测量清晰NT线，即全局中最具有线特征的区域。线检测的算法原理是hough变换；(5)如果第(4)步未检测到明显的线特征，则将阈值取小一级，返回步骤(3)继续执行。如果阈值已为0，则宣布目标检测失败，即图像场景中无线特征的物体；(6)如果步骤(5)检测到明显的线特征，但线的最大跨度达不到图像对角线长度的50％，则缩小检测范围，并返回步骤(4)；(7)输出NT检测位置的坐标信息。 

具体的图像目标测量方法，包含如下步骤：具体包含如下步骤：(1)用K-MEANS方法对已检测的线进行分类，根据线段端点的坐标值，将线段分为上、下两半部分，胎儿颈背透明物厚度测量就是要测量上下两部分线段间的距离；(2)对上下两簇线段进行聚合，聚合的原理根据用户的要求而定，默认为测量线段间最大距离，即计算上下两簇线段之间的最大距离。如用户要求测量平均距离，则用质心法来聚合多线段，然后测量。图像检测参数以像素为单位，经过比例系数换算，将图像检测参数转换为实际NT值。系统中初始化的比例系数应由人工指定，系统能根据运行过程成人工调节结果逐步修正换算系数到更精确。