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专利号: 2017104305229
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于肝脏超声造影图像的实时跟踪及定量分析方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、根据获得的造影序列图像,选择目标区域进行跟踪;

S2、提取选择的目标区域的特征,通过判别分类器获取跟踪结果;

S3、判断当前跟踪结果的准确性,丢弃准确度低的图像,获得有效的量化参数稳定的时间强度曲线。

2.根据权利要求1所述的一种基于肝脏超声造影图像的实时跟踪及定量分析方法,其特征在于,所述步骤S1的具体方法为:S11、根据获得的造影序列图像,输入连续的图像帧;

S12、在初始帧中手动选择目标区域作为待跟踪区域;

S13、计算第K-1帧中待跟踪区域的光流分量:在第K-1帧中待跟踪区域附近随机地抽取N个粒子,计算各粒子区域的光流分量;

S14、获得当前帧的光流场:

根据目标运动在序列图像邻帧之间的连续性和流动性,计算光流向量场,即对第K-1帧中图像的特征点(ux,uy),求出其在当前帧图像中的位置偏移,即图像在点u处的运动速度,也就是像素点的光流;

S15、计算每个粒子的权重:

利用直方图相似性度量计算粒子区域与目标区域的相似度,将归一化后的值作为粒子权重;

S16、根据获得的权重对粒子区域重新分布:更新粒子,权值大的地方多放置粒子,其他区域少放置粒子;

S17、根据放置的粒子,确定目标候选区域。

3.根据权利要求2所述的一种基于肝脏超声造影图像的实时跟踪及定量分析方法,其特征在于,所述步骤S2的具体方法为:S21、获取候选样本:

当新的一帧即当前帧到达时,根据步骤S17中产生的若干个候选目标的矩形区域,以这些区域作为候选样本;

S22、对候选样本预处理:

采取尺度归一化的方式对获取的候选样本区域进行预处理,即将图片缩放到统一的尺寸大小;

S23、利用深度神经网络提取多个候选区域的特征,通过判别分类器获取跟踪结果:S231、特征预训练:

选择卷积神经网络作为学习模型,使用稀疏自动编码机的方法,采集大量的图片进行无监督的特征训练,通过预训练网络过程来获得卷积神经网络使用的滤波器参数,使得后续能提取候选样本区域的边缘特征;

S232、选择网络结构:

选择有5个卷积层和3个全连接层的网络结构,将候选目标矩形框作为网络的输入端,进行特征提取计算,最后经过全连接层后,输出特征向量;

S233、通过判别分类器获取跟踪结果:

采用支持向量机SVM对候选区域进行分类,将步骤S232中提取得到的特征向量作为判别分类器的输入,得到的概率P定义为跟踪目标的置信度,选择最高的置信度Pmax作为当前帧目标跟踪的最终结果。

4.根据权利要求3所述的一种基于肝脏超声造影图像的实时跟踪及定量分析方法,其特征在于,所述步骤S3的具体方法为:S31、通过相似度匹配判定当前跟踪结果的准确性:S311、获得第一帧图像的直方图特征和当前帧结果的直方图特征;

S312、根据直方图特征,用巴氏系数算法求出这两个图像的相似度d,其计算公式如下所示:其中,F1和F2分别代表肝脏造影序列图像的第1帧和第2~n帧,I为图像像素灰度值的概率分布,d表示巴氏系数∈[0,1],为0表示F1,F2分布完全一致,1表示完全不同;

S313、定义阈值θ,将巴氏系数值d与设定的阈值θ进行比较:当d<θ时,表示当前跟踪效果较好,得到的相似度最大,直接输出目标正确的位置;反之,即d>θ时,表示当前跟踪的效果较差,丢弃该帧图像,然后循环下一帧继续跟踪;

S32、采用三次样条插值法拟合时间强度曲线:S321、根据步骤S313中获得的跟踪效果好的图像,计算其造影图像的灰度值,将灰度值转换成造影强度;

S322、将当前所有帧的造影强度按照每一帧的时间顺序显示出来,形成原始时间强度曲线;

S323、采用三次样条插值函数平滑处理,以消除周期性波动干扰带来的参数误差,得到平滑稳定的时间强度曲线;

S324、计算造影特征量化参数,包括曲线下面积Area,峰值强度PI,增强时间TE,增强密度DE。