醫(yī)學(xué)X線圖像的骨折識別技術(shù)研究.pdf

1、x線成像技術(shù)，作為一種非入侵式檢測方式，是醫(yī)療中獲取人體內(nèi)部組織信息的重要手段。使用圖像處理技術(shù)對醫(yī)學(xué)x線圖像進(jìn)行后處理，可使得醫(yī)生對于人體內(nèi)部病變部位的觀察更清晰，確診率也更高。近年來，醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)已成為醫(yī)學(xué)技術(shù)中發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。x線圖像中的骨折識別作為一個(gè)人工智能、計(jì)算機(jī)視覺、圖像處理等多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域，能實(shí)現(xiàn)智能化、更加自然的人機(jī)交換環(huán)境，具有很大的應(yīng)用價(jià)值。
　　 一個(gè)完整的骨折識別系統(tǒng)應(yīng)該由圖像預(yù)處理、骨骼

2、分割、特征提取和骨折區(qū)域識別等幾個(gè)部分組成。本文對x線平片圖像中骨折區(qū)域識別系統(tǒng)的各個(gè)組成部分進(jìn)行了研究，其主要內(nèi)容如下：
　　 提出了一種基于復(fù)合算法的x線平片圖像骨骼影像的增強(qiáng)方法?？紤]到x線平片中骨骼影像與非骨骼影像在灰度和紋理上的表現(xiàn)有重疊的現(xiàn)象，而單一的增強(qiáng)手段往往難以有效地增強(qiáng)骨骼影像。提出了一種結(jié)合空域和頻域處理的復(fù)合增強(qiáng)算法進(jìn)行骨骼影像增強(qiáng)。在空域中采取二階微分變換突出圖像細(xì)節(jié)，再用一階微分變換突出目標(biāo)邊緣，然后

3、用平滑的梯度圖像掩蔽拉普拉斯圖像。在頻域處理中，利用高斯高通濾波和高頻加強(qiáng)濾波銳化在空域運(yùn)算中得到的圖像。在上述處理步驟得到的圖像中，目標(biāo)與背景被壓縮在了一個(gè)小范闈的灰度區(qū)間，利用動態(tài)檢測背景均值和增加偏移的方式對背景進(jìn)行過度消除。最后經(jīng)過灰度拉伸得到最終的增強(qiáng)圖像。這種復(fù)合增強(qiáng)算法能突出x線平片中的骨骼影像，并為后續(xù)的分割提供較好的便利。
　　 提出了一種分割人體x線平片圖像中骨骼影像的方法。根據(jù)x線平片圖像中骨骼與非骨骼組織

4、在局部區(qū)域中存在對比較明顯的特點(diǎn)，結(jié)合骨骼在圖像中的分布特點(diǎn)，提出了動態(tài)地劃分出分割區(qū)域的概念。在每一個(gè)分割子塊中，在考慮到算法所需要處理的有效對象，提出動態(tài)收縮分割區(qū)域。通過收縮分割區(qū)域，達(dá)到了將不包含人體有效信息的黑色背景排除在外的效果，同時(shí)也減少了算法運(yùn)算的時(shí)間。最后，在各子塊的分割區(qū)域中采用大津法進(jìn)行分割。
　　 提出了一種基于自動控制理論中負(fù)反饋控制原理的分割結(jié)果校驗(yàn)和調(diào)整方法。對采用閥值法分割的結(jié)果，在部分子區(qū)域中會

5、存在過度分割或欠分割的現(xiàn)象，需要進(jìn)行修正。采用的校驗(yàn)和調(diào)整方法為：對每個(gè)子塊的分割結(jié)果，使用五階矩統(tǒng)計(jì)其局部紋理。在統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中，峰值對應(yīng)粗糙和目標(biāo)邊緣的局部區(qū)域，結(jié)合峰值數(shù)據(jù)所在分割結(jié)果出現(xiàn)的位置，可判斷出上次分割結(jié)果的性質(zhì)。對于過度分割和分割不到位的情況，分別采取了補(bǔ)償灰度和收縮分割區(qū)域的方式調(diào)整。將調(diào)整后的圖像作為再次分割的輸入圖像。該方法能檢測出分割結(jié)果處于過度分割、欠分割和適當(dāng)分割的情況，并能對前兩種情況做出調(diào)整，最終達(dá)到適當(dāng)分

6、割的結(jié)果。
　　 提出了一種在提取骨骼影像的骨架前，恢復(fù)骨骼本身結(jié)構(gòu)的方法。該方法基于在掩蓋骨折區(qū)域的過程中，骨骼結(jié)構(gòu)改變后會在連接處會產(chǎn)生尖銳的區(qū)域。該區(qū)域?qū)﹂_運(yùn)算的響應(yīng)較其它區(qū)域強(qiáng)烈。通過檢測骨骼間閉合后產(chǎn)生的尖銳區(qū)域，提取該區(qū)域的骨架，并根據(jù)該尖銳區(qū)域所處的實(shí)際位置，對其作選擇性的方向延長。最后在復(fù)原前，在掩蓋骨折區(qū)域圖像中的相應(yīng)位置埋入尖銳區(qū)域骨架延長線。通過該方法得到的骨架線，與帶有骨折現(xiàn)象的骨骼結(jié)構(gòu)十分近似，結(jié)合提取