专利名称：人体影像自动标准化方法
技术领域：
本发明涉及的是一种人体影像自动标准化方法，尤其是指应用在红外线热影像医疗检测软件中的人体全身热影像自动标准化方法。本发明提供一种判读自动化的基础技术，供后续异常影像定位与分析，提供信息辅助医师做出正确判断，避免误诊。
背景技术：
在中国台湾省专利数据库的相关的前案技术中，类似本专利使用高等影像处理技术定位人体解剖构造者完全付的阙如，唯一与本专利使用的技术稍有相关者只有「可鉴别哺乳类动物动态热动力过程并将其区分成不同类组的方法及设备(公开号200505389)」，该专利在定位人体全身或部分的温度异常区域，摄影时放置一栅格在红外线影像摄影机和病人之间，透过栅格传送热能至病人，以主动热源投射网状图案显示在热影像上，以达人体解剖定位的目标。
本专利针对前述专利额外装置的诸多缺点，以新思维结合人体外形、解剖学及影像处理技术的计算机完全自动化运算，将患者医学影像转换成一标准人形影像，以供后续各部位自动对位。在标准人形与解剖数据库结合后，异常区域与人体组织形成连结，提供医师诊断信息。因此本专利是与前述专利完全不同的逻辑与实现方法。
发明内容
本发明的目的在于，使用医疗红外线热影像检测人体全身热影像时，将各种高矮、胖瘦、歪斜外形不同的人体全身热影像，通过数学几何演译法的运算，统一放样至标准全身人形，以利进行后续的温度统计分析及正/异常温度分布数据库搜集。
为实现此目的，本发明采用的技术方案是，人体影像自动标准化流程，主要包括转角特征点计算以及放样计算二阶段；在转角特征点前置阶段中，考虑第二阶段的放样运算极为耗费系统资源，不管是封闭外形或分枝骨架，均需要在第一阶段将点串链数据删减至最低转角特征点，以降低放样运算量却足以描述整个轮廓拓朴外形。以红外热影像为例，首先流程加载热图灰阶影像后，即进行灰阶二值化，以强调检侧者全身人形的背景反差，接着外形利用十字标屏蔽进行一次膨胀后差集原图产生封闭轮廓、或骨架进行连续腐蚀以产生人形中间轴的细线，紧接着以八临域法则循序建立外形或骨架点串链，以最小平方法删减特征点数，避免细线发生规律锯齿形的摆动现象；在放样计算阶段中，将人形及骨架的转角特征点相连，使用场变形(Beier-Neely Field Morphing Algorithm)运算进行标准化放样，所得到的标准化人体热影样即可落在标准人形轮廓内，并符合解剖学上的要求。
本发明最大特点在于，利用本发明人体全身热影像自动标准化放样方法，可产生一标准人形各部位的温度分布图，不仅后续的温度统计分析及温度数据库搜集得以实现，还可使医疗检测软件具备数据累积能力，协助诊间医师养成问诊人数愈多、温度正/异常区域判断愈准确；影像处理技术进行人体全身影像标准化工作，配合标准化后的影像灰阶统计分析，计算机将会自动地精准指出正/异常区域及可能异常器官位置。
凡利用人体全身外形及内部骨架的转角特征点几何信息来进行转角特征点计算，并利用场变形技术(Beier-Neely Field Morphing Algorithm)完成人体全身影像放样至标准人形的中，以利后续统计分析及人体全身影像数据库搜集，均属本专利的范围。
图1为本发明人体全身影像自动标准化流程示图；图2为本发明全身人形放样流程图。
具体实施例方式
本发明特点依据附图所示，进一步以条列方式详细说明如下如图1所示为人体全身影像自动标准化流程示图、如图2所示为全身人形放样流程图一、转角特征点计算阶段(1)灰阶影像加载影像格式本身是灰阶，由在仅需人形轮廓数据，遂进行影像二值化处理，以强调检侧者全身人形的背景反差。
(2)灰阶二值化以使用者自订门坎值手动二值化或以Otsu法自动二值化(3)外形或骨架细线化若输出为外形轮廓，则以十字屏蔽一次膨胀人形，则多出一个像素的膨胀人形差集原图即可获得外形轮廓细线；若输出为骨架分枝，则连续腐蚀人形使其剩下躯干与四肢骨架细线。
(4)八临域点串链建立不管是外形轮廓或是骨架分枝，任选一个非背景像素开始扫描，循序追踪其它八临域非背景像素，以建立外形与骨架的点串链数据结构。
(5)锯齿现象防止为避免锯齿现象，增加反锯齿(Anti-Zigzag)计算。
(6)最小平方法点数降低采用一次直线方程式缩减点数。
(7)相邻点夹角找出转角特征点以90×Δy/(|Δx|+|Δy|)近似值省略tan-1的计算，转角特征点皆发生在相邻三点二向量夹角的正负转变的处。
二、放样计算阶段(1)成套输入检查人形转角点的产生是必要的，以确保放样后各部位落在标准人形上；骨架分枝的产生是选项的，以确保放样后符合软组织对称在躯干及四肢中间轴的解剖学要求。
(2)转角点数检查为在受检测者影像与标准影像之间进行良好的放样对应，受检测者与标准的人形转角特征点数必须相同，同理二者的骨架转角特征点数亦需一样。
(3)场变形(Beier-Neely Field Morphing Algorithm)运算人形的点串链只有一条，但骨架的点串链却有好几条分枝，故以每一条细线为单位，使每条细在线的两两相邻转角特征点构成一直线，配合加权值投入场变形运算器中。
综上所述，本发明确实已具有可供产业与医疗影像检测的利用性与操作方便性，且未来的统计分析较医师现有的人为正/异常区域判读方式更具有新颖性、创新性与简便性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种将人体影像自动标准化方法，其特征在于，利用人体解剖数据库将各种体态、外形不同的人体全身影像的输入几何数据类型统一放样至与人体解剖数据库连结的标准全身人形，以进行后续的统计分析及正/异常数据库搜集。
2.根据权利要求1所述的人体影像自动标准化方法，其特征在于，所述的人体全身影像的输入几何数据类型为人体全身外形或内部骨架分枝，该放样包括转角特征点计算阶段以及放样计算阶段。
3.根据权利要求2所述的人体影像自动标准化方法，其特征在于，所述的转角特征点计算阶段包括下列计算步骤a.灰阶影像加载；b.灰阶二值化；c.外形或骨架细线化；d.八临域点串链建立；e.锯齿现象防止；f.最小平方法点数降低；g.相邻点夹角找出转角特征点。
4.根据权利要求2所述的人体影像自动标准化方法，其特征在于，所述的放样计算阶段包括以下运算步骤a.检侧者与标准转角特征点的成套输入检查；b.检侧者与标准的人形或骨架转角特征点数相等检查；及c.场变形运算。
5.根据权利要求3所述的人体影像自动标准化方法，其特征在于，所述的灰阶影像加载是指影像格式本身是灰阶，由于仅需人形轮廓数据，遂进行影像二值化处理。
6.根据权利要求3所述的人体影像自动标准化方法，其特征在于，所述的灰阶二值化是指以使用者自订门坎值手动二值化，或以Otsu法自动二值化。
7.根据权利要求3所述的人体影像自动标准化方法，其特征在于，所述的外形或骨架细线化是指若输出为外形轮廓，则以十字屏蔽一次膨胀人形，则多出一个像素的膨胀人形差集原图即可获得外形轮廓细线；若输出为骨架分枝，则连续腐蚀人形使其剩下躯干与四肢骨架细线。
8.根据权利要求3所述的人体影像自动标准化方法，其特征在于，所述的八临域点串链建立是指不管是外形轮廓或是骨架分枝，任选一个非背景像素开始扫描，循序追踪其它八临域非背景像素，以建立外形与骨架的点串链数据结构。
9.根据权利要求3所述的人体影像自动标准化方法，其特征在于，所述的锯齿现象防止是指为避免影响下一个步骤的最小平方法运算，增加反锯齿计算。
10.根据权利要求3所述的人体影像自动标准化方法，其特征在于，所述的最小平方法点数降低是指采用一次直线方程式缩减点数，若串链某片段的中间点群符合点线距的误差值，则删除中间点群、保留头尾两点。
11.根据权利要求3所述的人体影像自动标准化方法，其特征在于，所述的相邻点夹角找出转角特征点是指为减轻单一向量斜率角度的运算负担，以90×Δy/(Δx|+|Δy|)近似值省略tan-1的计算，进行二次删减，所剩下点即为最后最精简的转角特征点，其中Δx、Δy分别为相邻点的坐标差。
12.根据权利要求4所述的人体影像自动标准化方法，其特征在于，所述的成套输入检查是指标准及检测者必须同时产生人形转角点，或选项同时产生骨架分枝，以确保放样后的影像落在标准人形轮廓内。
13.根据权利要求4所述的人体影像自动标准化方法，其特征在于，所述的转角特征点数检查是指为在检测者影像与标准影像之间进行良好的放样对应，检测者与标准的人形转角特征点数必须相同，同理二者的骨架转角特征点数亦需一样。
14.依据申请专利范围第3项所述的人体影像自动标准化方法，其中场变形运算是指人形的点串链只有一条，但骨架的点串链确有好几条分枝，故以每一条细线为单位，使每条细在线的两两相邻转角特征点构成一直线，投入加权值密度函数的场变形运算器中。
全文摘要
一种人体影像自动标准化方法，主要是应用在医学影像检测软件中，其流程为，包括转角特征点前置阶段以及放样计算阶段；在转角特征点前置阶段中，不管是人体影样的封闭外形或分枝骨架，均至少经过影像加载、灰阶二值化、腐蚀细线化、八临域点串链建立、锯齿现象防止、最小平方法点数降低、相邻点夹角找出转角特征点等七项重要步骤；在放样计算阶段中，本运算采用场变形技术进行放样工作，所得到的标准化人体影像，各部位均能正确落在标准人形的几何位置上，达到利用人体解剖数据库；将各种体态、外形不同的人体全身影像的输入几何类型，统一放样至与人体解剖数据库连结的标准全身人形，以利于进行后续的统计分析及正/异常数据库搜集的目的。
文档编号G06F17/30GK101071455SQ20061007913
公开日2007年11月14日 申请日期2006年5月10日 优先权日2006年5月10日
发明者杨吉仕, 李明义, 彭荫刚, 朱天翎 申请人:航伟科技股份有限公司, 长庚大学