一种X光数字影像拼接方法及系统与流程

本发明涉及医疗图像处理技术，尤其涉及了一种x光数字影像拼接方法及系统。

背景技术：

1、x光作为应用最广泛的医学成像射线之一，现代临床诊断技术与流程已与x射线完全无法分开。x光片是x光最常见的成像技术，它与自然图像相似，为单光源二维图像。由于存在高分辨需求，当需要拍摄较大视野时，通常将视野分为多个部分分别拍摄，在进行拼接合成。目前，几乎所有拼接算法建立在图像之间存在重叠区域，基于重复特征的提取和匹配进行拼接配准。

2、现有技术1,cn106651771a；一种数字x射线图像拼接方法及系统；现有技术2，cn116309039a；一种x光图像智能拼接方法、存储介质和处理器；现有技术3，cn115861079b一种无重叠区域的全景图像拼接方法、系统及拼接终端；其通过自然图像点光源带来的亮度差异均匀变化规律，实现无重叠拼接。然而，x光影像亮度相对均匀，且两张之间亮度无连续性，所以该方法无法使用。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中通过自然图像点光源带来的亮度差异均匀变化规律，实现无重叠拼接，对于x光影像亮度相对均匀，且两张之间亮度无连续性其不能很好地实现无重叠拼接的问题，提供了一种x光数字影像拼接方法及系统。

2、为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

3、一种x光数字影像拼接方法，其方法包括：

4、步骤1，归一化影像数据集i4,n,n∈{1,2,…,n}的获取，针对待配准的k个部位x光影像，按照年龄和性别划分采集目标x光影像数据集，并提取组织前景，即人体区域，从而获取影像数据集i4,n,n∈{1,2,…,n}；

5、步骤2，目标部位的标准人体模板tk,k∈{1,2,…,k}的生成，对步骤1中输出的数据集i4,n，在各年龄段内，按照纹理特征提取关键特征点，并进行配准，生成目标部位的标准人体模板tk,k∈{1,2,…,k}；

6、步骤3，x光数字影像的拼接，对于待拼接的m张x光影像中任意两张影像均无重叠区域，提取其人体区域掩膜并与标准人体掩模图像t配准进行x光数字影像的拼接。

7、作为优选，归一化影像数据集i4,n,n∈{1,2,…,n}的获取包括，

8、步骤1.1，读取原始影像数据i0，设置人体组织最小像素阈值为t，将原始影像数据i0进行分割，获取二值化分割结果i1，其中，大于等于阈值t的像素值为1，小于阈值t的像素值为0；

9、步骤1.2采用水漫填充的方法，对i1填充孔洞，获取完整的人体区域i2；并将人体区域二值化掩膜i2与原始影像i0逐个像素点相乘，得到去除人体区域外的影像i3；

10、步骤1.3按照男性和女性分别划分年龄段，同一性别具体年龄a划分为26个年龄段，两个性别年龄划分方式相同，共52个年龄段；

11、步骤1.4针对各性别的各年龄段，分别采集k个目标部位的x光影像共n个，其中，任意部位数量不少于n0，任意性别-年龄段的影像数量不少于n1；

12、步骤1.5采集步骤1.4中影像案例的所属患者的身高信息，对步骤1.3中所述2个性别各26个年龄段，在每个性别的每个年龄段内分别进行身高频数统计，并标记各性别-年龄段数量最多的身高集合{hi,i∈{1,2,…,52}}；

13、步骤1.6对所有x光检查重复步骤1.1到步骤1.2，提取每张x光影像的人体区域影像i3,n,n∈{1,2,…,n}；

14、步骤1.7对于年龄段i，选择其年龄段内最多身高hi作为基数，计算同年龄段每一张影像的缩放系数其中，h为当前影像的患者身高，并按照缩放系数si对同年龄段其他影像i3进行缩放，得到缩放后的人体区域影像i4；

15、步骤1.8对每一个年龄段重复步骤1.7，得到统一身高比例的数据集i4,n,n∈{1,2,…,n}。

16、作为优选，目标部位的标准人体模板tk包括：

17、步骤2.1，标准影像和标准掩膜的确定，针对年龄段i的部位k数据集和人体区域掩膜集选择其中1张患者身高为hi的影像作为标准影像和标准掩膜

18、步骤2.2，影像集的配准，在掩膜集中将除外的影像与标准掩膜一一配准；

19、步骤2.3，年龄段i的部位k标准掩膜的获取，将同性别-年龄段的配准后掩膜集中所有图像逐像素相加，得到重叠掩膜再经过归一化，得到取∈为归一化阈值，大于等于∈的像素设为1，小于∈的像素为0，获取二值化掩模作为年龄段i的部位k标准掩膜；

20、步骤2.4，标准人体掩模图像t的获取，对所有年龄段的所有部位数据集逐个重复步骤2.1到2.3，得到标准掩模集按照人体生理结构手工拼接标准掩模集，得到拼接后的标准人体掩模图像t，t＝{ti,i∈{1,2,…,52}}。

21、作为优选，影像集的配准包括：

22、步骤2.2.1，选择标准影像和待配准影像分别提取其中b个sift特征集，其中，fp为标准影像的sift特征集，fj为待配准影像的sift特征集；且和

23、步骤2.2.2，配对的汉明距离计算dp,j，从两组sift特征集中各取一个特征配对，共有b×b个配对，计算其中每个配对的汉明距离

24、步骤2.2.3，配对后旋转角θ和缩放比s的计算，将所有汉明距离从小到大排列，选择汉明距离最小的前2个特征配对所属的坐标配对和计算旋转角和缩放比

25、步骤2.2.4图像的配准，将图像的坐标与的坐标重叠，并将图像逆时针旋转θ度，并缩放s倍，实现图像向图像配准；

26、步骤2.2.5，对每一张图像重复步骤2.2.1至2.2.4，实现所有图像的配准。

27、作为优选，x光数字影像的拼接包括：

28、步骤3.1根据患者的性别和年龄，找到患者所属的性别-年龄组，并找到对应的标准人体掩膜图像ti，该性别-年龄段组身高hi；性别-年龄段组缩放比例s，h为身高；将标准人体掩膜图像ti按照缩放比例s，缩放后的人体掩膜图像为t′i；

29、步骤3.2依据相似度的评估值进行x光影像的拼接，依次将每一张x光影像提取人体区域轮廓并与缩放后的人体掩膜图像t′i进行相似度比对，得到相似度评估值，并依据相似度的评估值进行x光影像的拼接。

30、作为优选，依据相似度的评估值进行x光影像的拼接包括：

31、步骤3.2.1，对于一张x光影像i，提取人体区域二值化掩膜i2；

32、步骤3.2.2，取二值化掩膜i2的尺寸(w,z)，在t′i中以(w,z)为长宽尺寸，以(w/4,z/4)为滑动步长，按照从左到右，从上到下的顺序，滑窗截取与i2同尺寸的样本px,y，其中，x为滑窗在t′i中的左上角x轴坐标，y为滑窗在t′i中的左上角y轴坐标；

33、步骤3.2.3，将滑窗截取样本px,y与待配准掩膜i2计算结构相似性sim(px,y,i2)，其计算方式如下：

34、

35、其中，σp为滑窗样本px,y的像素标准差；μp为滑窗样本px,y的像素均值，σi为掩膜i2的像素标准差和均值，μi为掩膜i2的像素均值；vp和vi是滑窗样本px,y和待配准掩膜i2的同一坐标像素值，σp,i是滑窗样本px,y和待配准掩膜i2的协方差，α，β为权重参数；

36、步骤3.2.4，选择相似度最大的滑窗样本px,y作为掩膜i2的配对样本，样本中左上角坐标(x,y)代表了影像i在掩膜ti′中的拼接位置；

37、步骤3.2.5，将m张x光影像依次重复步骤3.2.1至步骤3.2.4，得到每张影像的拼接位置，实现无重叠拼接。

38、为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种x光数字影像拼接系统，其包括：

39、影像数据集获取模块，针对待配准的k个部位x光影像，按照年龄和性别划分采集目标x光影像数据集，并提取组织前景，即人体区域，从而获取影像数据集i4,n,n∈{1,2,…,n}；；

40、目标部位的标准人体模板生成模块，对步骤1中输出的数据集i4,n，在各年龄段内，按照纹理特征提取关键特征点，并进行配准，生成目标部位的标准人体模板tk,k∈{1,2,…,k}；

41、x光数字影像的拼接模块，对于待拼接的m张x光影像中任意两张影像均无重叠区域，提取其人体区域掩膜并与标准人体掩模图像t配准进行x光数字影像的拼接

42、为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的一种x光数字影像拼接方法的步骤。

43、为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种电子设备，其包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现所述的一种x光数字影像拼接方法的步骤。

44、本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

45、本发明基于人体轮廓高度近似的现实条件，采用分割算法提取各性别和年龄段人群的标准轮廓模板，然后以模板为参照物实现无重叠x光影像拼接。本发明的方法能够很好的实现无重叠x光数字影像的拼接。