一种医用图像纹理分析系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种医用图像纹理分析系统，利用MATLAB编程，将傅里叶变换与自相关函数的纹理分析方法集合于一个GUI界面，并将生成的GUI模块编译成独立于MATLAB软件的EXE文件，通过直接运行EXE文件来实现图像的分析；所述图像纹理分析系统包括图像输入模块、图像调整模块、图像处理模块、状态模块、图像输出模块。本发明可以对皮肤创伤的多光子显微图像进行定性分析与处理,得出直观、便于判断的图像与曲线图。
【专利说明】
一种医用图像纹理分析系统
技术领域
[0001]本发明涉及医用图像纹理分析领域，特别是一种医用图像纹理分析系统。
【背景技术】
[0002]图像纹理是模式识别领域重要研究内容，在生物医学研究领域有着非常广泛的应用背景。纹理分析的一个核心问题是纹理描述即纹理特征提取，已有研究表明自然纹理辨别最重要的三个玮度是周期性、方向性、随机性，目前在图像纹理分析领域已经多种纹理特征提取方法，其中傅里叶变换就是一种重要的信号处理纹理分析方法，傅里叶变换频谱包含丰富的图像信息，可粗略描述纹理模式。通过纹理图像Fourier频谱图提取放映能量分布情况的特征，可以很好地反映纹理的粗糙度和方向性。对于周期性原理，Fourier频谱由规则分散在某些方向上的尖峰组成，可实现纹理的定性分析;对于方向性较强的纹理，频谱图上也保持着明显的方向性。自相关函数则是一种常用的空间频率纹理分析方法，由维纳-辛钦定理有自相关函数与功率谱是一对傅里叶变换对，而图像的一维功率谱近似呈指数曲线状，由图像功率谱函数推导图像自相关函数表达式，通过MATLAB编制得到自相关函数的相关曲线，提取相关分析参数，可实现纹理周期性(粗糙度)的判定。这两种纹理分析方法的应用，对医用图像的自然纹理辨别可以达到较显著的效果。
[0003]目前，纹理分析软件应用上主要采MATLAB与ImageJ进行，但其对应的应用功能上仍然有许多问题亟需改善。一方面，MATLAB软件对纹理图像的处理速率较低，用户界面比较简单，需用户采用手工方式且单次只能查找调用单一函数来实现纹理识别，还未集成多种纹理分析方法于同一人机友好界面的完整模块，无法直接调用已有模块对图像纹理进行多个维度的分析;另一方面，图像纹理分析通常利用的另一通用软件ImageJ实现，该软件功能丰富，界面简单，在实验研究上应用广泛，但针对该项目的研究与应用上表现出了功能冗余，未充分考虑软件的功能界面部署和简单易用性，至今还没有统一的标准化分析流程，这对于投入临床诊断十分不方便。此外，二次谐波产生的图像包含着繁重的计算过程，为了便于临床进行实时、有效的医学评估与治疗，亟需图像纹理分析系统功能完善性的提高。
[0004]
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明的目的是提出一种医用图像纹理分析系统，该系统提供了纹理图像进行分析的方法，分别为“傅里叶变换”、“自相关函数”，并将其集成于一个界面显示分析。由此，本发明可以对皮肤创伤的多光子显微图像进行定性分析与处理，得出直观、便于判断的图像与曲线图。
[0006]本发明采用以下方案实现:一种医用图像纹理分析系统，利用MATLAB编程，将傅里叶变换与自相关函数的纹理分析方法集合于一个GUI界面，并将生成的GUI模块编译成独立于MATLAB软件的EXE文件，通过直接运行EXE文件来实现图像的分析;所述图像纹理分析系统包括图像输入模块、图像调整模块、图像处理模块、状态模块、图像输出模块。
[0007]进一步地，所述图像输入模块包括“打开”与“清除”按钮，用以进行图像的输入与清除。
[0008]进一步地，所述图像调整模块用以选择要处理地图像进行亮度和对比度的调整。
[0009]进一步地，所述图像处理模块包括傅里叶变换单元、自相关函数单元，用以对图像进行纹理分析。
[0010]进一步地，所述傅里叶变换单元通过滑动傅里叶频谱图旁边的滑动条来调节图像的频谱图效果，通过确定S(0)曲线峰值的位置判断纹理的方向性，通过对s(r)曲线的分析得到纹理粗糙度的定性分析。
[0011]进一步地，所述自相关函数单元通过自相关函数剖面图观察波峰和波谷相间形状以及函数分布规律随距离的变化幅度进而观察纹理的周期性分布大小。
[0012]进一步地，所述状态模块用以显示图像处理运行进程。
[0013]进一步地，所述图像输出模块连接所述图像处理模块的输出端，显示图像相关处理曲线，反馈处理出的图像纹理曲线的可用性。
[0014]进一步地，所述图像纹理分析系统设有快捷键功能。
[0015]较佳的，本发明(I)通过MATLAB软件来开发图像分析代码，分别实现对图像处理的两种方法:傅里叶变换、自相关函数。(2)通过MATLAB中的⑶IDE界面编程模块合理设计出程序的界面，并将独立的傅里叶变换、自相关函数通过界面集成为一个完整的模块。(3)通过MATLAB软件自带的编译器将开发完成的GUI模块编译成可独立运行的EXE文件，也就是一个独立的程序，可在未安装MATLAB软件的PC机中单独运行。
[0016]与现有技术相比，本发明有以下有益效果:
1、本发明系统通过MATLAB软件开发出对图像纹理分析的新代码，使用了新的方法来实现对纹理图像的分析。
[0017]2、本发明通过对程序的集成，将复杂的程序集成人机友好界面，通过一键操作等简单步骤即可直观、简单地获取纹理分析所需参数等数，分析判断纹理的周期性与方向性，建立用于监测及评估创伤修复过程的参数指标。
[0018]3、本发明使用MATLAB开发，可脱离MATLAB软件在电脑中独立运行，故而对MATLAB编程不熟悉的使用者也能方便使用本系统。
[0019]4、本发明实现了对纹理图像的傅里叶变换、自相关函数的分析处理，大大地减少了使用者对图像的处理的冗杂度。
[0020]5、本发明实现一幅图片多种处理结果的同界面显示，便于提取图像纹理的定量特征，且处理后图片可进行存储。
[0021]6、本发明功能扩展性强，后续对系统其他相关功能的扩展具有可实施性。
【附图说明】
[0022]图1为本发明实施例系统对纹理图像的傅里叶变换处理示意图。
[0023]图2为本发明实施例系统对纹理图像的自相关函数处理示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
[0025]如图1所示，本实施例提供了一种医用图像纹理分析系统，利用MATLAB编程，将傅里叶变换与自相关函数的纹理分析方法集合于一个GUI界面，并将生成的GUI模块编译成独立于MATLAB软件的EXE文件，通过直接运行EXE文件来实现图像的分析;所述图像纹理分析系统包括图像输入模块、图像调整模块、图像处理模块、状态模块、图像输出模块。
[0026]在本实施例中，所述图像输入模块包括“打开”与“清除”按钮，用以进行图像的输入与清除。通过点击“打开”按钮，可选取电脑上需要处理的图片，最多可选择两张图片，选中的图片在图像显示框中显示，本系统支持对JPG，BMP，TIF格式图像的处理。需要清除界面中已存在的图片时，点击“清除”即可将界面中的所有图像清空，即“原始图像”与“输出图像”模块中的图片。
[0027]在本实施例中，所述图像调整模块用以选择要处理的图像进行亮度和对比度的调整。所述图像调整模块包括亮度与对比度编辑框、“设置图像I”、“设置图像2”按钮，该模块功能为对原始图像模块中展示的图片进行调整，实现对其亮度与对比度的合理配置，通过点击“设置图像I”与“设置图像2”按钮分别对图像I与图像2进行亮度与对比度的调整。图像处理模块中的所处理的图像皆是在经过图像调整模块图片亮度与对比度处理后的图像。
[0028]在本实施例中，所述图像处理模块包括傅里叶变换单元、自相关函数单元，用以对图像进行纹理分析，包含对图片处理的“傅里叶变换”、“自相关”两大功能。
[0029]在本实施例中，所述傅里叶变换单元通过滑动傅里叶频谱图旁边的滑动条来调节图像的频谱图效果，通过对S(0)曲线峰值的位置判断纹理的方向性，通过对S(r)曲线的分析得到纹理粗糙度的定性分析。对经过图像调整模块处理后的图片进行傅里叶变换，点击“傅里叶变换”即可在输出图像模块中展示图像的傅里叶频谱图以及在S(0)和S(r)方向的归一能量分布曲线(如图1所示)。可通过滑动傅里叶频谱图旁边的滑动条来调节图像的频谱图效果，通过确定S(0)曲线峰值的位置可判断纹理的方向性，通过对S(r)曲线的分析可得到纹理粗糙度的定性分析。
[0030]在本实施例中，所述自相关函数单元通过自相关函数剖面图观察波峰和波谷相间形状以及函数分布规律随距离的变化幅度进而观察纹理的周期性分布大小。对经过图像调整模块处理后的图片进行自相关处理，点击“自相关函数”按钮，即可在输出图像模块中显示图像的自相关处理图与曲线图(如图2所示)，通过自相关函数剖面图观察波峰和波谷相间形状以及函数分布规律随距离的变化幅度可观察纹理的周期性分布大小。
[0031]在本实施例中，所述状态模块用以显示图像处理运行进程。所述状态模块包括动态文字显示框，该模块的功能为显示系统处理图像的状态，系统未运行时显示状态为“就绪...”，系统运行中显示“运行中…”，程序运行结束显示“完成...”。
[0032]在本实施例中，所述图像输出模块连接所述图像处理模块的输出端，显示图像相关处理曲线，反馈处理出的图像纹理曲线的可用性。该模块包括图像显示框、傅里叶图像亮度调节滑动条，该模块的功能为输出图像处理的结果，另外在对图像进行傅里叶图像处理时傅里叶频谱图左边会出现对图像中心亮度半径调节的滑动条。该模块的图像可进行保存，将鼠标移至需要保存的图片上方，右键出现图像保存弹出框，即可进行图片存储。
[0033]在本实施例中，所述图像纹理分析系统设有快捷键功能，便于快速的进行图像处理。“Ctrl+Ο”:打开图像快捷键，“Ctrl+F”:傅里叶变换快捷键，“Ctrl+f:自相关函数快捷键，“Ctrl+A”:纵横合自相关函数快捷键，“Ctrl+D”:清除图像快捷键。
[0034]较佳的，在本实施例中本发明(I)通过MATLAB软件来开发图像分析代码，分别实现对图像处理的两种方法:傅里叶变换、自相关函数。⑵通过MATLAB中的⑶IDE界面编程模块合理设计出程序的界面，并将独立的傅里叶变换、自相关函数通过界面集成为一个完整的模块。(3)通过MATLAB软件自带的编译器将开发完成的GUI模块编译成可独立运行的EXE文件，也就是一个独立的程序，可在未安装MATLAB软件的PC机中单独运行。
[0035]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【主权项】
1.一种医用图像纹理分析系统，其特征在于:利用MATLAB编程，将傅里叶变换与自相关函数的纹理分析方法集合于一个GUI界面，并将生成的GUI模块编译成独立于MATLAB软件的EXE文件，通过直接运行EXE文件来实现图像的分析;所述图像纹理分析系统包括图像输入模块、图像调整模块、图像处理模块、状态模块、图像输出模块。2.根据权利要求1所述的一种医用图像纹理分析系统，其特征在于:所述图像输入模块包括“打开”与“清除”按钮，用以进行图像的输入与清除。3.根据权利要求1所述的一种医用图像纹理分析系统，其特征在于:所述图像调整模块用以选择要处理地图像进行亮度和对比度的调整。4.根据权利要求1所述的一种医用图像纹理分析系统，其特征在于:所述图像处理模块包括傅里叶变换单元、自相关函数单元，用以对图像进行纹理分析。5.根据权利要求4所述的一种医用图像纹理分析系统，其特征在于:所述傅里叶变换单元通过滑动傅里叶频谱图旁边的滑动条来调节图像的频谱图效果，通过确定S(0)曲线峰值的位置判断纹理的方向性，通过对S(r)曲线的分析得到纹理粗糙度的定性分析。6.根据权利要求4所述的一种医用图像纹理分析系统，其特征在于:所述自相关函数单元通过自相关函数剖面图观察波峰和波谷相间形状以及函数分布规律随距离的变化幅度进而观察纹理的周期性分布大小。7.根据权利要求1所述的一种医用图像纹理分析系统，其特征在于:所述状态模块用以显示图像处理运行进程。8.根据权利要求1所述的一种医用图像纹理分析系统，其特征在于:所述图像输出模块连接所述图像处理模块的输出端，显示图像相关处理曲线，反馈处理出的图像纹理曲线的可用性。9.根据权利要求1所述的一种医用图像纹理分析系统，其特征在于:所述图像纹理分析系统设有快捷键功能。
【文档编号】G06F9/44GK106020827SQ201610346609
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月24日
【发明人】吴剑峰, 廖水萍, 洪丽红, 黄新鹏, 朱小钦
【申请人】福建师范大学