本发明涉及数据处理领域，具体而言，涉及一种纸质波形提取方法以及装置。
背景技术：
心电图是诊断心脏疾病的重要检查手段，大部分的心电报告由热敏打印纸记录，由于热敏打印纸的化学特性和存放条件的原因，打印曲线颜色会变淡，图片质量变差，甚至纸张破损，使得典型的临床心电信号无法长期保存下来。若将保留的心电纸档报告通过激光打印机或数码相机转换为图片，再通过图像处理技术，提取图片中的波形数据，将图片中的波形曲线数字化，再以一定的格式存档，不仅有利于医院对病人信息的管理、临床医生的教学和科研，医生还可以利用获得的大量数据对心脏疾病做更加精细化的量化统计分析和诊断，发掘出更多、更准的临床诊断标准，提高对病人病情诊断准确性。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种纸质波形提取方法以及装置，能够将纸质波形数据数字化。
第一方面，本发明实施例提供了一种纸质波形提取方法，所述方法包括：获取心电报告图的数据，基于阈值法分离出所述心电报告图所包括的背景网格区域，得到波形以及文字区域；基于投影轮廓法，在所述波形以及文字区域中获取导联波形的上、下、左、右边界位置，提取出完整的所述导联波形；根据所述上、下、左、右边界位置以及所述心电报告图所包括的打印排版布局，将所述导联波形分割成多个子区域；对每个所述子区域进行连通区域标记，获取每个所述子区域中的表征波形的第一连通区域以及表征导联分隔符和导联符号的第二连通区域；计算每个所述第二连通区域与所述第一连通区域之间的距离，删除所述距离大于预设值的所述第二连通区域，得到第二目标连通区域；判断所述第二目标连通区域是否为导联分隔符；若不是，将所述第一连通区域与所述第二连通区域合并，得到第一目标连通区域；提取每个所述子区域内的所述第一目标连通区域，得到波形数据。
第二方面，本发明实施例提供了一种纸质波形提取装置，所述装置包括：第一获取模块，用于获取心电报告图的数据，基于阈值法分离出所述心电报告图所包括的背景网格区域，得到波形以及文字区域；投影模块，用于基于投影轮廓法，在所述波形以及文字区域中获取导联波形的上、下、左、右边界位置，提取出完整的所述导联波形；分割模块，用于根据所述上、下、左、右边界位置以及所述心电报告图所包括的打印排版布局，将所述导联波形分割成多个子区域；第二获取模块，用于对每个所述子区域进行连通区域标记，获取每个所述子区域中的表征波形的第一连通区域以及表征导联分隔符和导联符号的第二连通区域；删除模块，用于计算每个所述第二连通区域与所述第一连通区域之间的距离，删除所述距离大于预设值的所述第二连通区域，得到第二目标连通区域；判断模块，用于判断所述第二目标连通区域是否为导联分隔符；判断执行模块，用于在所述判断模块判断不是时，将所述第一连通区域与所述第二连通区域合并，得到第一目标连通区域；提取模块，用于提取每个所述子区域内的所述第一目标连通区域，得到波形数据。
与现有技术相比，本发明各实施例提出的纸质波形提取方法以及装置的有益效果是：通过阈值法先将心电报告图中的波形以及文字区域分离出，再通过投影轮廓法，获取完整的导联波形区域，再根据心电信号排班打印布局将导联波形分割成多个子区域，根据连通区域标记原理，当子区域的导联波形像素没有丢失的情况下，通过导联波形连通区域的像素个数最多的特性，能明显的与导联符号、导联分隔符区别出来，可一次性提取出导联波形，而不用进行投影阈值的定位；当子区域的波形区域不连通时，通过距离的判断方法，对子区域里的连通区域进行距离比较，筛选出距离最近，属于波形区域的连通区域进行首尾合并，生成一个连通的波形区域，从而提取出导联波形。可以解决传统的阈值投影法无法准确的提取存在部分特殊波形(例如像素丢失、波形断裂)的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的用户终端的结构框图；
图2为本发明第一实施例提供的一种纸质波形提取方法的流程图；
图3为本发明第一实施例提供的另一种纸质波形提取方法的流程图；
图4为本发明第二实施例提供的一种纸质波形提取装置的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，是用户终端100的方框示意图。所述用户终端100可以是个人电脑(personalcomputer，pc)、平板电脑、个人数字助理(personaldigitalassistant，pda)等。
所述用户终端100包括：纸质波形提取装置、存储器110、存储控制器120、处理器130、外设接口140、输入输出单元150、音频单元160、显示单元170。
所述存储器110、存储控制器120、处理器130、外设接口140、输入输出单元150、音频单元160以及显示单元170各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述纸质波形提取装置包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器110中或固化在客户端设备的操作系统(operatingsystem，os)中的软件功能模块。所述处理器130用于执行存储器110中存储的可执行模块，例如所述纸质波形提取装置包括的软件功能模块或计算机程序。
其中，存储器110可以是，但不限于，随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)，只读存储器(readonlymemory，rom)，可编程只读存储器(programmableread-onlymemory，prom)，可擦除只读存储器(erasableprogrammableread-onlymemory，eprom)，电可擦除只读存储器(electricerasableprogrammableread-onlymemory，eeprom)等。其中，存储器110用于存储程序，所述处理器130在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流程定义的方法可以应用于处理器130中，或者由处理器130实现。
处理器130可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器130可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)、网络处理器(networkprocessor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现成可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述外设接口140将各种输入/输出装置耦合至处理器130以及存储器110。在一些实施例中，外设接口140，处理器130以及存储控制器120可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。
输入输出单元150用于提供给用户输入数据实现用户与用户终端100的交互。所述输入输出单元150可以是，但不限于，鼠标和键盘等。
音频单元160向用户提供音频接口，其可包括一个或多个麦克风、一个或者多个扬声器以及音频电路。
显示单元170在用户终端100与用户之间提供一个交互界面(例如用户操作界面)或用于显示图像数据给用户参考。在本实施例中，所述显示单元170可以是液晶显示器或触控显示器。若为触控显示器，其可为支持单点和多点触控操作的电容式触控屏或电阻式触控屏等。支持单点和多点触控操作是指触控显示器能感应到来自该触控显示器上一个或多个位置处同时产生的触控操作，并将该感应到的触控操作交由处理器130进行计算和处理。
第一实施例
请参照图2，图2是本发明第一实施例提供的一种纸质波形提取方法的流程图，所述方法应用于客户端。下面将对图2所示的流程进行详细阐述，所述方法包括：
步骤s110：获取心电报告图的数据，基于阈值法分离出所述心电报告图所包括的背景网格区域，得到波形以及文字区域。
由于心电报告图的热敏打印纸都是淡红色的背景网格，打印的曲线和文字均为黑色，打印报告的图片为彩色图，根据rgb合成彩色图像原理，淡红色的背景网格和黑色的曲线在r、g、b层图片的阈值有明显的不同，根据阈值offset分离出网格和曲线文字，生成一张只有曲线和文字的黑白图片，曲线和文字为白色，灰度为255，背景处理为黑色，灰度为0。由于图像的分辨率和激光打印机的分辨率差别，只有曲线和文字的图片可能存在零散的噪点信号，为了得到干净完整的曲线，对图片进行中值滤波处理，去除噪声干扰，可以得到波形以及文字区域。
步骤s120：基于投影轮廓法，在所述波形以及文字区域中获取导联波形的上、下、左、右边界位置，提取出完整的所述导联波形。
其中，所述导联波形一般为12导联波形。
由于心电报告图中文字以及波形之间存在间隔空隙，且均为矩形分布，因此，可以在波形以及文字区域建立直角坐标系，然后采用投影轮廓法，投影至的y轴，计算投影方向的像素累加和，当前行投影后像素和为0，下一行投影像素和大于0，说明该行位置为空白边界区域，通过该特性找到波形以及文字区域中波形信号整个区域的上、下边界。同理，可以投影至的x轴，计算投影方向的像素累加和，当前行投影后像素和为0，下一列投影像素和大于0，说明该列位置为空白边界区域，通过该特性找到波形以及文字区域中波形信号整个区域的左边界(left_start_postion)、右边界(right_end_postion)。左边界表征像素在x轴上的起始坐标，右边界表征像素在x轴上的终点坐标。
客户端可以基于波形信号的上下左右边界，提取出完整的所述导联波形。
步骤s130：根据所述上、下、左、右边界位置以及所述心电报告图所包括的打印排版布局，将所述导联波形分割成多个子区域。
每个心电图机的生产厂家在打印心电报告时都是采用矩阵式分块打印处理，心电图机的打印模式常见有：3×4、6×2、12×1这三种，按照矩阵的排版规则，在打印报告的最左侧的中间位置或者每行导联信号开始的最左方或每行导联信号最右侧打印定标符号，相邻导联波形由分隔符隔开，通常为虚线或实线。客户端所获取的心电报告图的打印排版布局可以表征心电图机的打印模式。
若为3×4的情况，通过矩阵方块式打印布局特性以及导联波形的左边界以及右边界为参考，每行导联区域范围大致为：(right_end_postion-left_start_postion)/4，每行导联波形的范围被分割成4个子区域。同理，若为6×2的情况，每行导联区域的范围为：(right_end_postion-left_start_postion)/2，每行导联波形被分割成2个子区域。
每个所述子区域里包含3种元素：导联波形、导联符号和导联分隔符，这三种元素在空间上是完全分隔开来、独立的连通区域。
步骤s140：对每个所述子区域进行连通区域标记，获取每个所述子区域中的表征波形的第一连通区域以及表征导联分隔符和导联符号的第二连通区域。
一个集合中，彼此连通的元素形成了一个区域，而不连通的点形成了不同的区域。由所有的点彼此连通点构成的集合，称为一个连通区域，而连通区域标记就是将一个集合中属于不同连通区域的元素区分开。
可以对每个所述子区域进行连通区域标记，得到多个连通区域，例如得到导联波形连通区域、导联符号连通区域和导联分隔符连通区域，每个连通区域子集里保存了该区域像素的横、纵坐标值。
由于导联符号是由字母构成，例如i、avr、avl、v1、v3等，可能会标记为1个连通区域(例如i)，像左右结构的导联符号(例如avr、avl、v1、v3这些相邻字母之间像素未连接的)会被标记为2个不同的连通区域集合。但是导联波形有连续的特殊性，在波形像素无间断的情况下，只会标记为1个连通区域。根据此特性，可以获取每个所述连通区域的像素值总数；将像素值总数最大的一个连通区域作为表征波形的第一连通区域，将其余连通区域作为表征导联分隔符和导联符号的第二连通区域。
由于背景网格区域可能和一部分的导联波形重合，因此，在分离出网格区域时，可能会造成一部分导联波形被去除，造成第一连通区域的部分像素丢失、曲线变断裂、不完整。而断裂但又没有被去除的曲线所形成的导联波形会被误认为是表征导联分隔符或者导联符号的第二连通区域。因此，需要将第一连通区域中，丢失的像素和断裂的像素还原。
步骤s150：计算每个所述第二连通区域与所述第一连通区域之间的距离，删除所述距离大于预设值的所述第二连通区域，得到第二目标连通区域。
进一步地，可以提取第二连通区域以及每个第一连通区域的开始和结束的像素的位置，计算每个所述第二连通区域与所述第一连通区域之间的距离。由于相邻的两个连通区域中，前一个连通区域结束位置的像素与后一个连通区域开始位置的像素距离最近，因此，可以将与第一连通区域的距离大于预设距离值的第二连通区域认定为是表征导联符号的第二连通区域。将第二连通区域中，表征导联符号的第二连通区域删除，得到第二目标连通区域。此时，该第二目标连通区域，可能是表征导联分隔符或导联符号，也可能是表征断裂的导联波形。
步骤s160：判断所述第二目标连通区域是否为导联分隔符。
由于导联分隔符是在子区域的左右两端，导联符号在子区域的左上方位置，因此，可以获取每个第二目标连通区域的横坐标范围，将所述横坐标范围与预设第一预设范围进行比对，判断所述第二目标连通区域是否为导联分隔符或导联符号，所述第一预设范围表征每个所述子区域的左侧边界以及右侧边界。若所述横坐标范围在所述第一预设范围内，判断该第二目标连通区域是导联分隔符或导联符号。否则，该第二目标连通区域则不是导联分隔符或导联符号。
步骤s170：若不是，将所述第一连通区域与所述第二目标连通区域合并，得到第一目标连通区域。
若第二目标连通区域中没有导联分隔符或导联符号，那么将所述第一连通区域与所述第二连通区域按照距离最短进行合并，得到第一目标连通区域。进一步地，可以将所述第一连通区域与所述第二目标连通区域的首尾像素设置为255，将断裂的区域连起来，得到第一目标连通区域。
步骤s180：提取每个所述子区域内的所述第一目标连通区域，得到波形数据。
此外，作为一种实施方式，请参看图3，步骤s170还可以包括：
步骤s171：若是，将表征所述导联分隔符或导联符号的所述第二目标连通区域删除，将所述第一连通区域与剩下的所述第二目标连通区域合并，得到第一目标连通区域。
本发明第一实施例提供的一种纸质波形提取方法的有益效果是：通过阈值法先将心电报告图中的波形以及文字区域分离出，再通过投影轮廓法，获取完整的导联波形区域，再根据心电信号排班打印布局将导联波形分割成多个子区域，根据连通区域标记原理，当子区域的导联波形像素没有丢失的情况下，通过导联波形连通区域的像素个数最多的特性，能明显的与导联符号、导联分隔符区别出来，可一次性提取出导联波形，而不用进行投影阈值的定位；当子区域的波形区域不连通时，通过距离的判断方法，对子区域里的连通区域进行距离比较，筛选出距离最近，属于波形区域的连通区域进行首尾合并，生成一个连通的波形区域，从而提取出导联波形。可以解决传统的阈值投影法无法准确的提取存在部分特殊波形(例如像素丢失、波形断裂)的问题。
第二实施例
请参照图4，图4是本发明第二实施例提供的一种纸质波形提取装置400的结构框图。下面将对图4所示的结构框图进行阐述，所示装置包括：
第一获取模块410，用于获取心电报告图的数据，基于阈值法分离出所述心电报告图所包括的背景网格区域，得到波形以及文字区域；
投影模块420，用于基于投影轮廓法，在所述波形以及文字区域中获取导联波形的上、下、左、右边界位置，提取出完整的所述导联波形；
分割模块430，用于根据所述上、下、左、右边界位置以及所述心电报告图所包括的打印排版布局，将所述导联波形分割成多个子区域；
第二获取模块440，用于对每个所述子区域进行连通区域标记，获取每个所述子区域中的表征波形的第一连通区域以及表征导联分隔符或者导联符号的第二连通区域；
删除模块450，用于计算每个所述第二连通区域与所述第一连通区域之间的距离，删除所述距离大于预设值的所述第二连通区域，得到第二目标连通区域；
判断模块460，用于判断所述第二目标连通区域是否为导联分隔符；
判断执行模块470，用于在所述判断模块460判断不是时，将所述第一连通区域与所述第二连通区域合并，得到第一目标连通区域；
提取模块480，用于提取每个所述子区域内的所述第一目标连通区域，得到波形数据。
进一步地，所述判断执行模块470，还可以用于在所述判断模块460判断是时，将表征所述导联分隔符的所述第二目标连通区域删除，将所述第一连通区域与剩下的所述第二目标连通区域合并，得到第一目标连通区域。
本实施例对纸质波形提取装置400的各功能模块实现各自功能的过程，请参见上述图1至图3所示实施例中描述的内容，此处不再赘述。
综上所述，本发明实施例提出的纸质波形提取方法以及装置，通过阈值法先将心电报告图中的波形以及文字区域分离出，再通过投影轮廓法，获取完整的导联波形区域，再根据心电信号排班打印布局将导联波形分割成多个子区域，根据连通区域标记原理，当子区域的导联波形像素没有丢失的情况下，通过导联波形连通区域的像素个数最多的特性，能明显的与导联符号、导联分隔符区别出来，可一次性提取出导联波形，而不用进行投影阈值的定位；当子区域的波形区域不连通时，通过距离的判断方法，对子区域里的连通区域进行距离比较，筛选出距离最近，属于波形区域的连通区域进行首尾合并，生成一个连通的波形区域，从而提取出导联波形。可以解决传统的阈值投影法无法准确的提取存在部分特殊波形(例如像素丢失、波形断裂)的问题。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。