[发明专利]一种手部X光图像数据的生成方法

摘要

本发明公开了一种手部X光图像数据的生成方法，涉及计算机视觉以及人工智能领域，所述方法包括：基于手部X射线特点以及手部活动规律的先验知识，随机构造出具有随机多样性的模拟手部X射线图像的不同骨龄数据。本发明能够生成骨龄高多样性图像数据，无需真实骨龄X光片，从而解决传统骨龄自动识别方法需要大量数据作为训练集的问题，实现节约医疗资源、人力资源和经济成本的效果。

主权项

1.一种手部X光图像数据的生成方法，其特征在于，基于手部X射线特点以及手部活动规律的先验知识，随机构造出具有随机多样性的模拟手部X射线图像的不同骨龄数据；S1：依据不同骨龄的真实手部X射线图像的手骨结构特点，将指骨、尺骨、桡骨以及腕骨均抽象为椭圆单元，将五指的骨架轴线分别定义为L1‑L5，将尺骨和桡骨的骨架轴线分别定义为L6和L7；且每个指骨对应的椭圆单元的中心按生理解剖顺序位于各自的骨架轴线上，得到各个骨龄对应的手骨X射线的模拟标准骨架单元图F0；S2：针对F0，设计高阶非线性骨再造速率方程，通过随机调整其再造率系数和非线性再造方程的阶数，将F0的椭圆单元进行形状随机多样演化，生成手骨模拟图F1；S3：针对F1,将指骨、尺骨、桡骨的大小随机多样化，具体步骤为：将F1中的每块指骨、尺骨、桡骨对应的单元在L1‑L7方向上进行相同倍数的缩放；而且缩放时，指骨以整根手指对应单元的下端点为不动点，尺骨、桡骨以其各自单元的上端点为不动点，缩放范围是0.7‑1.3倍；生成手骨模拟图F2；S4：针对F2,将其中的腕骨单元的位置随机多样化，具体步骤为：每块模拟腕骨向任意方向进行平移，平移距离的范围为与该模拟腕骨面积相同的圆形的直径的1/3；进而进行腕骨大小随机多样化，具体步骤为：每块腕骨单元按中心向外进行缩放，缩放范围为0.7‑1.3倍；生成手骨模拟图F3；S5：针对F3，进行指骨轴线方向随机多样化，具体步骤为：将每块指骨对应的单元以整根手指对应单元的下端点为旋转中心进行面内随机旋转，手指转动角度范围为‑15度—15度，生成手骨模拟图F4；S6：针对F4，生成模拟手部软组织轮廓，具体步骤为：采用主动轮廓模型，获取F4中整体手骨的外轮廓图，再进行形态学膨胀操作，作为模拟手部组织轮廓E；S7：针对F4和E，对手骨和组织对比度进行随机多样化，具体步骤为：随机调整管电流和管电压大小，随机调整范围为10％，并根据人体手部组织和手骨的穿透率典型值，随机调整范围为10％，利用X光穿透效应公式计算各自区域的信号强度，将得到的手骨信号强度填充至E内部的手骨单元区域内，将得到的组织信号强度填充至E内部的非手骨单元区域内，得到模拟手部X射线图P1；S8：针对P1,对手骨进行灰度分布多样化，具体步骤为：设计扩散方程，来设置手骨内部各点的灰度值，同时对整张图像加上高斯分布的随机噪声，得到模拟手部X射线图P2。