[发明专利]基于图像处理的鼻咽镜下腭咽闭合度的全自动检测方法

摘要

本发明公开了一种基于图像处理的鼻咽镜下腭咽闭合度全自动检测方法，该检测方法包括获取目标图像，对图像帧进行预处理，去除图像中的文字信息和黑色区域，计算图像中的黑腔位置，计算黑腔区域的面积占比，对腭咽口边界状态做初步判断，在确定腭咽口为张开状态下，基于水平集计算腭咽口的初始轮廓，并对上下左右边界进行修正得到相应的腭咽口边界，对腭咽口边界分割后计算腭咽口面积并计算腭咽闭合度。相比于现有技术，检测结果客观准确，实现较高程度的自动测量，在临床上对腭咽闭合功能的数字化评估提供可靠的参考数据，符合精准医疗的发展需求，提高目标区域的提取准确度和降低算法开销。

主权项

1.一种基于图像处理的鼻咽镜下腭咽闭合度全自动检测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：(1)获取目标图像，由内镜主机采集录制整个检查过程的视频，截取被测者发音稳定状态下的视频段，提取该视频中的所有图像帧Ii(i＝1,2,3…,N)，其中Ii为第i帧图像，N为视频中包含的所有图像帧的总数；(2)对图像帧进行预处理，去除图像中的文字信息和黑色区域；(2a)首先对视频中的每一帧图像，去除左右及上下边界的黑色区域；(2b)对图像Ii1中的白色区域求取连通域并计算连通域面积，找到面积最大的白色区域，求取该白色区域横坐标的最小值Lmin与最大值Lmax，求取白色区域纵坐标的最小值Hmin与最大值Hmax；(2c)在原彩色图像Ii中，截取图像，满足坐标点的横坐标范围为[Lmin,Lmax]，纵坐标的范围为[Hmin,Hmax]，截取的图像为Ii2；(2d)对视频中的每帧图像，去除四个角的黑色区域；(2e)采用相同的方法对其余三个角的填充方法相同，填充后的图像为Ii3；(3)计算图像中的黑腔位置：对预处理后的图像Ii3在腭咽处的黑腔计算黑腔区域位置；(3a)对提取的彩色图像帧Ii，对彩色图像的三个图像通道R、G、B设定灰度阈值条件Thre1，通过对像素点进行灰度值筛选计算出黑腔区域的位置，得到预处理后的图像Ii3中黑腔轮廓点集合Pi3，并同时确定黑腔区域的左端点Li和左端点Ri；(4)计算黑腔区域的面积占比：在确定黑腔区域的初步位置后，计算该黑腔轮廓点集合中的像素点个数，所述像素点个数表征对应图像区域面积的参数，进而通过计算黑腔区域中像素点个数与整幅图像像素点个数的比值来计算黑腔面积占整幅图像面积的百分比Tarea；(5)对腭咽口边界状态做初步判断；(5a)若黑腔区域面积占整幅图像面积的百分比Tarea≤4.5％，则认为此时腭咽口是闭合状态，此时将黑腔像素点的边界连接起来并作为腭咽口边界输出；(5b)若黑腔区域面积占整幅图像面积的百分比Tarea＞4.5％，则认为此时腭咽口是张开状态，还需要对腭咽口边界做进一步筛选；(6)在确定腭咽口为张开状态下，基于水平集计算腭咽口的初始轮廓，并对上下左右边界进行修正得到相应的腭咽口边界；(7)对腭咽口边界分割后计算腭咽口面积；对于第i帧图像，计算其腭咽口面积Ai：计算腭咽口边界区域内像素点个数即为腭咽口面积面积Ai；(8)计算腭咽闭合度；对视频中的所有图像帧Ii(i＝1,2,3…,N)计算对应的腭咽口面积Ai后，求取并确定腭咽口面积最大的图像帧，设该帧图像为Imax，其对应的腭咽口面积为Amax，按照公式(1)计算每帧图像的腭咽闭合度Bi：Bi＝Ai/Amax(i＝1,2,3…,N)    (1)。