一种图像中金属提取方法及切口图像过曝优化方法与流程

本发明涉及图像处理，尤其涉及一种图像中金属提取方法及切口图像过曝优化方法。

背景技术：

1、骨科手术中对目标对象植入金属时，事先要在目标对象皮肤上与金属植入对应的区域进行开口，当切口深度较深时，切口区域成像会出现过曝的状态。切口区域图像过曝使得用户无法第一时间关注目标对象的椎节边缘、椎弓根等关键信息，甚至可能影响植入金属的定位精度，给用户带来较差的使用体验。

2、现有的方法通常是在硬件方案、前处理过程、更改自动窗宽窗位或对比度拉伸方式来实现切口过曝抑制，这些方式对切口图像过曝的优化效果并不好且会影响原有的图像质量。

技术实现思路

1、发明目的：针对上述不足，本发明提出一种图像中金属提取方法及切口图像过曝优化方法，提取的金属更准确，并在保持原有图像质量的基础上对图像中过曝的切口区域进行优化，使得过曝切口区域亮度与其周围亮度接近。

2、技术方案：

3、本发明提供一种图像中金属提取方法，包括步骤：

4、(1)对包含金属的图像进行阈值分割，并通过筛选得到金属候选区域图像；

5、(2)对包含金属的图像提取其梯度，根据金属设定梯度强度，并进行边缘梯度筛选，得到经筛选后的梯度轮廓图像；

6、(3)将步骤(2)得到的梯度轮廓图像的各梯度轮廓分别与步骤(1)得到的金属候选区域图像进行面积交集计算，保留其中面积交集计数大于等于设定值的梯度轮廓作为最终提取的金属区域。

7、具体地，所述通过筛选得到金属候选区域图像具体为：对包含金属的图像进行阈值分割后，基于已知的植入金属的参数对其进行筛选，得到金属候选区域图像。

8、更具体地，对所述金属候选区域进行形态学膨胀，所述形态学膨胀的膨胀核取值为5、7或9个像素大小。

9、具体地，所述面积交集计算具体为：所述梯度轮廓图像与所述金属候选区域图像均为二值图，针对所述梯度轮廓图像的某一梯度轮廓与所述金属候选区域图像处于同一像素位置的像素点，当且仅当两个像素点的像素值均为255时，认为面积交集计数+1，遍历完该梯度轮廓所有的像素点，得到其面积交集计数。

10、具体地，所述设定梯度强度为30。

11、具体地，在获取包含金属的图像后，对所述图像进行前处理，所述前处理包括亮度拉伸和非线性拉伸。

12、更具体地，去除经过所述前处理的图像的各边缘处向其内部的设定像素，所述设定像素为20-50个。

13、本发明还提供一种切口图像过曝优化方法，包括步骤：

14、s1、对切口图像进行切口候选区域查找，通过权利要求1-7任一所述的图像中金属提取方法提取所述切口图像中的各金属区域，计算并选取与所有金属区域面积交集计数最大所对应的切口候选区域作为切口掩码；

15、s2、将s1得到的切口掩码与经过非线性拉伸的切口图像进行图像融合处理得到切口优化图像；

16、s21、对切口图像进行对比度拉伸，再对其进行第一次非线性拉伸，并以经第一次非线性拉伸后的图像及s1得到的切口掩码为基础进行拉普拉斯融合得到融合后的第一优化图像；

17、s22、对s21得到的第一优化图像进行第二次非线性拉伸，并结合s21得到的第一优化图像及s1得到的切口掩码为基础进行拉普拉斯融合得到融合后的图像，即为最终的切口过曝优化图像。

18、具体地，所述s1中，所述对切口图像进行切口候选区域图像查找具体为：

19、对切口图像进行阈值分割后，基于切口尺寸参数对其进行初步筛选得到包含各切口候选区域的图像。

20、更具体地，所述切口尺寸参数包括切口的宽和高，根据所述切口尺寸参数得到切口在所述切口图像中的大小占比，由此结合所述切口图像的大小和该占比选取核，据此遍历图像并进行自适应阈值分割。

21、具体地，所述s1中，所述计算并选取与所有金属区域面积交集计数最大所对应的切口候选区域作为切口掩码具体为：

22、将所述提取得到的各金属区域分别与所述s1查找得到的各切口候选区域进行面积交集计算，选取其中与所有金属区域面积交集计数最大所对应的候选切口区域作为切口掩码。

23、具体地，所述s21中，所述切口图像经对比度拉伸之后，再对其进行非线性拉伸，并将其分别与所述s1得到的切口掩码和切口掩码的取反做交集得到第一融合图像l1和第一融合图像r1；

24、以所述切口图像经对比度拉伸得到的图像为原图，去除其中与所述s1得到的切口掩码对应的区域内灰度值低于设定值的像素点得到第一二值掩模mask1；

25、采用拉普拉斯融合对前述图像进行一次融合得到第一优化图像。

26、更具体地，所述设定值的确定如下：统计原图中与所述切口掩码对应的区域内所有像素点的灰度值直方图，对直方图从左至右进行遍历，寻找得到设定比例的像素点，并据此得到对应的直方图，从而得到该直方图对应的灰度值作为设定值。

27、更具体地，所述s22中，以所述第一优化图像为原图，保留其中与切口掩码对应的区域内灰度值高于设定值的像素点得到第二二值掩模mask2；

28、对所述第一优化图像进行第二次非线性拉伸，并将其与所述第二二值掩模mask2及第二二值掩模mask2取反做交集得到第二融合图像l2和第二融合图像r2；

29、采用拉普拉斯融合对前述图像进行融合得到二次融合后的最终的切口过曝优化图像。

30、有益效果：本发明提供的图像中金属提取方法通过形态学处理可以使阈值分割结果包含金属实际边缘，使得提取的金属更准确。本发明通过两次拉伸和图像融合，使得过曝切口区域亮度与其周围亮度接近，且保持了一致的图像纹理风格。

技术特征：

1.一种图像中金属提取方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的图像中金属提取方法，其特征在于，所述通过筛选得到金属候选区域图像具体为：对包含金属的图像进行阈值分割后，基于已知的植入金属的参数对其进行筛选，得到金属候选区域图像。

3.根据权利要求2所述的图像中金属提取方法，其特征在于，对所述金属候选区域进行形态学膨胀，所述形态学膨胀的膨胀核取值为5、7或9个像素大小。

4.根据权利要求1所述的图像中金属提取方法，其特征在于，所述面积交集计算具体为：所述梯度轮廓图像与所述金属候选区域图像均为二值图，针对所述梯度轮廓图像的某一梯度轮廓与所述金属候选区域图像处于同一像素位置的像素点，当且仅当两个像素点的像素值均为255时，认为面积交集计数+1，遍历完该梯度轮廓所有的像素点，得到其面积交集计数。

5.根据权利要求1所述的图像中金属提取方法，其特征在于，所述设定梯度强度为30。

6.根据权利要求1所述的图像中金属提取方法，其特征在于，在获取包含金属的图像后，对所述图像进行前处理，所述前处理包括亮度拉伸和非线性拉伸。

7.根据权利要求6所述的图像中金属提取方法，其特征在于，去除经过所述前处理的图像的各边缘处向其内部的设定像素，所述设定像素为20-50个。

8.一种切口图像过曝优化方法，其特征在于，包括步骤：

9.根据权利要求8所述的切口图像过曝优化方法，其特征在于，所述s1中，所述对切口图像进行切口候选区域图像查找具体为：

10.根据权利要求9所述的切口图像过曝优化方法，其特征在于，所述切口尺寸参数包括切口的宽和高，根据所述切口尺寸参数得到切口在所述切口图像中的大小占比，由此结合所述切口图像的大小和该占比选取核，据此遍历图像并进行自适应阈值分割。

11.根据权利要求8所述的切口图像过曝优化方法，其特征在于，所述s1中，所述计算并选取与所有金属区域面积交集计数最大所对应的切口候选区域作为切口掩码具体为：

12.根据权利要求8所述的切口图像过曝优化方法，其特征在于，所述s21中，所述切口图像经对比度拉伸之后，再对其进行非线性拉伸，并将其分别与所述s1得到的切口掩码和切口掩码的取反做交集得到第一融合图像l1和第一融合图像r1；

13.根据权利要求12所述的切口图像过曝优化方法，其特征在于，所述设定值的确定如下：统计原图中与所述切口掩码对应的区域内所有像素点的灰度值直方图，对直方图从左至右进行遍历，寻找得到设定比例的像素点，并据此得到对应的直方图，从而得到该直方图对应的灰度值作为设定值。

14.根据权利要求12所述的切口图像过曝优化方法，其特征在于，所述s22中，以所述第一优化图像为原图，保留其中与切口掩码对应的区域内灰度值高于设定值的像素点得到第二二值掩模mask2；

技术总结
本发明公开了一种图像中金属提取方法及切口图像过曝优化方法，其中图像中金属提取方法包括步骤：(1)对包含金属的图像进行阈值分割，并通过筛选得到金属候选区域图像；(2)对包含金属的图像提取其梯度，根据金属设定梯度强度，并进行边缘梯度筛选，得到经筛选后的梯度轮廓图像；(3)将步骤(2)得到的梯度轮廓图像的各梯度轮廓分别与步骤(1)得到的金属候选区域图像进行面积交集计算，保留其中面积交集计数大于等于设定值的梯度轮廓作为最终提取的金属区域。本发明提取的金属更准确，并在保持原有图像质量的基础上对图像中过曝的切口区域进行优化，使得过曝切口区域亮度与其周围亮度接近。

技术研发人员：汤世福
受保护的技术使用者：佗道医疗科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29