影像辨識(shí)方法及影像辨識(shí)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種影像辨識(shí)方法及影像辨識(shí)系統(tǒng),尤其是一種影像自動(dòng)辨識(shí)、分析、測(cè)量方法與系統(tǒng),可應(yīng)用于胎兒超音波影像,影像辨識(shí)方法包含下列步驟:(a)以濾波運(yùn)算子調(diào)整影像以減少噪聲并均勻化(同質(zhì)化)相同物件結(jié)構(gòu)的像素表現(xiàn);(b)通過(guò)統(tǒng)計(jì)色階分布信息函數(shù)分析影像并根據(jù)統(tǒng)計(jì)色階分布信息函數(shù)的最大信息亂度狀態(tài)將數(shù)個(gè)像素單元分類(lèi)為疑似前景像素單元與背景像素單元;以及(c)在疑似前景像素單元中以形狀輪廓設(shè)定值搜尋并辨識(shí)一目標(biāo)結(jié)構(gòu)影像。本發(fā)明的影像辨識(shí)方法可提升辨識(shí)目標(biāo)物的組織、構(gòu)造、結(jié)構(gòu)影像及測(cè)量影像的效率與準(zhǔn)確度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】影像辨識(shí)方法及影像辨識(shí)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于一種影像辨識(shí)方法及影像辨識(shí)系統(tǒng),尤其是超音波影像自動(dòng)化辨識(shí)、分析、測(cè)量方法及系統(tǒng),其中超音波影像包含胎兒超音波影像;具體而言,本發(fā)明是關(guān)于一種可分析影像、提高辨識(shí)效率及能夠自動(dòng)化測(cè)量的影像辨識(shí)、分析、測(cè)量方法及影像辨識(shí)、分析、測(cè)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]由于超音波檢測(cè)具有即時(shí)、低成本、容易使用及非侵入性等優(yōu)點(diǎn),普遍應(yīng)用于生醫(yī)領(lǐng)域,尤其是應(yīng)用在偵測(cè)孕婦子宮內(nèi)胎兒的成長(zhǎng)狀況。一般而言,醫(yī)師是使用超音波檢測(cè)器偵測(cè)胎兒的超音波動(dòng)態(tài)影像,并嘗試捕捉最佳角度以擷取即時(shí)影像。在實(shí)際應(yīng)用中,超音波檢測(cè)器包含影像辨識(shí)系統(tǒng),且影像辨識(shí)系統(tǒng)能夠讀取擷取后即時(shí)影像的內(nèi)容且提供數(shù)個(gè)影像分析工具。然而,上述影像分析工具需由使用者手動(dòng)控制以判讀影像內(nèi)容,且需手動(dòng)測(cè)量影像內(nèi)容。
[0003]舉例而論,醫(yī)師需目視搜尋目標(biāo)影像,其中目標(biāo)影像包含頭顱、股骨或其他器官。需說(shuō)明的是,若目標(biāo)影像過(guò)于模糊,則目視搜尋的方法容易產(chǎn)生誤差,難以判斷目標(biāo)影像的正確位置,進(jìn)而影響目標(biāo)影像的判讀結(jié)果。
[0004]此外,當(dāng)醫(yī)師通過(guò)影像分析工具測(cè)量目標(biāo)影像時(shí),是采用手動(dòng)拖曳尺規(guī)的方式進(jìn)行測(cè)量目標(biāo)影像的長(zhǎng)度。值得注意的是,此方法容易費(fèi)時(shí),無(wú)法有效提供較佳的醫(yī)療品質(zhì)。除此之外,若目標(biāo)影像的判讀結(jié)果誤差過(guò)大,還影響后續(xù)測(cè)量尺寸的結(jié)果。綜合上述諸多因素,傳統(tǒng)式的影像辨識(shí)系 統(tǒng)仍存在許多缺點(diǎn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]有鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題,本發(fā)明提出一種可分析影像并提高辨識(shí)效率的影像辨識(shí)方法及影像辨識(shí)系統(tǒng),用以辨識(shí)、分析及測(cè)量影像,尤其用以分析超音波影像。
[0006]在一方面,本發(fā)明提供一種具有統(tǒng)計(jì)色階分布信息函數(shù)的影像辨識(shí)方法,以提高影像辨識(shí)效率。
[0007]在一方面,本發(fā)明提供一種使用向量分析物件邊緣的影像辨識(shí)方法,以偵測(cè)目標(biāo)結(jié)構(gòu)影像。
[0008]在一方面,本發(fā)明提供一種判斷目標(biāo)影像尺寸的影像測(cè)量方法,并能將測(cè)量結(jié)果自動(dòng)轉(zhuǎn)換為尺寸(由像素單位轉(zhuǎn)換為尺寸單位),以提升影像測(cè)量效率。
[0009]在一方面,本發(fā)明提供一種可自動(dòng)化辨識(shí)并快速測(cè)量的影像辨識(shí)系統(tǒng),以提高影像分析的準(zhǔn)確度。
[0010]在另一方面,本發(fā)明提供一種影像辨識(shí)可讀媒體,其中影像辨識(shí)可讀媒體儲(chǔ)存影像辨識(shí)方法或影像辨識(shí)系統(tǒng),具有辨識(shí)影像及測(cè)量影像內(nèi)容的功效。
[0011]本發(fā)明的一方面提供一種影像辨識(shí)方法,應(yīng)用于影像,其中影像包含復(fù)數(shù)個(gè)像素單元,影像辨識(shí)方法包含下列步驟:(a)以濾波運(yùn)算子調(diào)整影像以減少噪聲并均勻化(同質(zhì)化)相同物件結(jié)構(gòu)的像素表現(xiàn);(b)通過(guò)統(tǒng)計(jì)色階分布信息函數(shù)分析影像并根據(jù)統(tǒng)計(jì)色階分布信息函數(shù)的最大信息亂度狀態(tài)將該等像素單元分類(lèi)為疑似前景像素單元與背景像素單元;以及(C)在疑似前景像素單元中以形狀輪廓設(shè)定值搜尋并辨識(shí)一目標(biāo)結(jié)構(gòu)影像。在實(shí)際情況中,該目標(biāo)結(jié)構(gòu)影像可以是組織影像、構(gòu)造影像或器官結(jié)構(gòu)影像,但不以此為限。
[0012]本發(fā)明的另一方面提供一種影像辨識(shí)方法,應(yīng)用于影像,包含下列步驟:(a)以邊緣運(yùn)算子偵測(cè)該影像中的向性邊緣;(b)強(qiáng)化向性邊緣;(c)反轉(zhuǎn)色階;以及(d)以形狀輪廓設(shè)定值搜尋目標(biāo)結(jié)構(gòu)影像,其中形狀輪廓設(shè)定值對(duì)應(yīng)相連結(jié)構(gòu)。在一實(shí)施例中,向性邊緣是指水平方向邊緣,但不以此例為限。
[0013]本發(fā)明的一方面提供一種影像辨識(shí)系統(tǒng),用以辨識(shí)影像,其中影像包含復(fù)數(shù)個(gè)像素單元,且影像辨識(shí)系統(tǒng)包含影像處理模塊、分析模塊及辨識(shí)模塊。影像處理模塊具有濾波運(yùn)算子,其中濾波運(yùn)算子調(diào)整影像以減少噪聲并均勻化(同質(zhì)化)相同物件結(jié)構(gòu)的像素表現(xiàn)。分析模塊連接于影像處理模塊并內(nèi)存第一運(yùn)算模式,其中第一運(yùn)算模式具有統(tǒng)計(jì)色階分布信息函數(shù),且分析模塊在第一運(yùn)算模式中通過(guò)統(tǒng)計(jì)色階分布信息函數(shù)分析影像并根據(jù)最大信息亂度狀態(tài),將該等像素單元分類(lèi)為疑似前景像素單元與背景像素單元。此外,影像辨識(shí)系統(tǒng)依據(jù)物件的型態(tài)和分布特性,選擇最佳物件做為目標(biāo)物件。
[0014]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù),根據(jù)本發(fā)明的影像辨識(shí)方法及影像辨識(shí)系統(tǒng)是利用統(tǒng)計(jì)色階分布信息函數(shù)以定義像素單元,進(jìn)而辨識(shí)目標(biāo)物件影像結(jié)構(gòu),以達(dá)到提升影像辨識(shí)度的功效。此外,影像辨識(shí)方法可通過(guò)邊緣運(yùn)算子分析影像,并使用形狀輪廓設(shè)定值辨識(shí)目標(biāo)結(jié)構(gòu)影像。在實(shí)際應(yīng)用中,影像辨識(shí)系統(tǒng)還具有測(cè)量影像的功能,且平均約2.28秒完成分析、辨識(shí)及測(cè)量。
[0015]關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過(guò)以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進(jìn)一步的了解。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明的影像辨識(shí)方法的實(shí)施例流程圖;
[0017]圖2A為本發(fā)明的原始影像示意圖;
[0018]圖2B為本發(fā)明的統(tǒng)計(jì)色階分布信息函數(shù)處理后的影像示意圖;
[0019]圖2C為本發(fā)明的辨識(shí)目標(biāo)結(jié)構(gòu)影像的影像示意圖;
[0020]圖3為本發(fā)明的影像辨識(shí)方法的另一實(shí)施例流程圖;
[0021]圖4為本發(fā)明的影像辨識(shí)方法的另一實(shí)施例流程圖;
[0022]圖5A為本發(fā)明的原始影像示意圖;
[0023]圖5B為本發(fā)明的強(qiáng)化向性邊緣后的影像示意圖;
[0024]圖5C為本發(fā)明的辨識(shí)目標(biāo)結(jié)構(gòu)影像的影像示意圖;
[0025]圖6A及圖6B為本發(fā)明的影像辨識(shí)方法的另一實(shí)施例流程圖;
[0026]圖7為本發(fā)明的影像辨識(shí)方法的實(shí)施例流程圖;
[0027]圖8A及圖SB為本發(fā)明的影像辨識(shí)方法的另一實(shí)施例流程圖;
[0028]圖9A及圖9B為本發(fā)明的影像辨識(shí)方法的另一實(shí)施例流程圖;
[0029]圖1OA為本 發(fā)明的影像辨識(shí)方法使用矩形圖框測(cè)量的實(shí)施例示意圖;
[0030]圖1OB為本發(fā)明的影像辨識(shí)方法使用矩形圖框測(cè)量的實(shí)施例示意圖;[0031]圖11為本發(fā)明的影像辨識(shí)系統(tǒng)的實(shí)施例示意圖;
[0032]圖12為本發(fā)明的影像辨識(shí)系統(tǒng)的另一實(shí)施例示意圖;
[0033]圖13為本發(fā)明的影像辨識(shí)系統(tǒng)的另一實(shí)施例示意圖;以及
[0034]圖14為本發(fā)明的影像辨識(shí)系統(tǒng)的另一實(shí)施例示意圖。
[0035]【主要元件符號(hào)說(shuō)明】
[0036]1、1A、IB、IC:影像辨識(shí)系統(tǒng)
[0037]2:動(dòng)態(tài)影像讀取裝置
[0038]3:顯示裝置
[0039]IOA:矩形圖框
[0040]IOB:矩形圖框
[0041]20A:股骨目標(biāo)影像
[0042]20B:股骨目標(biāo)影像
[0043]30:影像處理模 塊
[0044]40:分析模塊
[0045]50:辨識(shí)模塊
[0046]200A:長(zhǎng)邊距離
[0047]200B:對(duì)角距離
[0048]610:頂點(diǎn)測(cè)量模塊
[0049]620:圖框測(cè)量模塊
[0050]步驟SlOO~步驟S2001
【具體實(shí)施方式】
[0051]根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施例為一種影像辨識(shí)方法,應(yīng)用于影像。在此方法中,該影像可以為超音波影像,但不以胎兒超音波為限。
[0052]請(qǐng)參照?qǐng)D1,圖1為本發(fā)明的影像辨識(shí)方法的實(shí)施例流程圖。如圖1所示,該影像辨識(shí)方法首先執(zhí)行步驟S100,以濾波運(yùn)算子調(diào)整影像以減少噪聲并均勻化(同質(zhì)化)相同物件結(jié)構(gòu)的像素表現(xiàn)。在實(shí)際情況中,影像包含復(fù)數(shù)個(gè)像素單元,其中像素單元為影像中呈矩陣陣列排列的像素點(diǎn)。在原始影像中,該等像素單元中的色塊變異性極大,故以濾波運(yùn)算子降低影像的變異性及將影像銳利化或平滑化,以簡(jiǎn)化影像的結(jié)構(gòu)信息。在實(shí)際應(yīng)用中,濾波運(yùn)算子可以是影像運(yùn)算矩陣,可調(diào)整各像素單元的色塊,但不以此為限。換言之,濾波運(yùn)算子可減少影像中不必要的噪聲,為影像辨識(shí)的前置處理。
[0053]接著,影像辨識(shí)方法執(zhí)行步驟S200,通過(guò)統(tǒng)計(jì)色階分布信息函數(shù)分析影像,并根據(jù)統(tǒng)計(jì)色階分布信息函數(shù)的最大信息亂度狀態(tài)將該等像素單元分類(lèi)為疑似前景像素單元與背景像素單元。需說(shuō)明的是,統(tǒng)計(jì)色階分布信息函數(shù)為一種影像分析工具,能夠大幅過(guò)濾影像,達(dá)到影像辨識(shí)的功效。至于統(tǒng)計(jì)色階分布信息函數(shù)及最大亂度狀態(tài)的詳細(xì)實(shí)施方法,將在本文的另一實(shí)施例中說(shuō)明。
[0054]然后,影像辨識(shí)方法執(zhí)行步驟S300,在疑似前景像素單元中以形狀輪廓設(shè)定值搜尋并辨識(shí)目標(biāo)結(jié)構(gòu)影像。需說(shuō)明的是,目標(biāo)結(jié)構(gòu)影像包含頭骨(skull)、股骨(femur)或其他器官的影像,且各器官具有相對(duì)應(yīng)的形狀輪廓設(shè)定值。舉例而言,股骨的輪廓具有長(zhǎng)形結(jié)構(gòu),而頭骨具有類(lèi)似圓形的結(jié)構(gòu),其中股骨跟頭骨分別具有對(duì)應(yīng)的股骨輪廓設(shè)定值及頭骨輪廓設(shè)定值,使得該影像辨識(shí)方法根據(jù)股骨輪廓設(shè)定值或頭骨輪廓設(shè)定值以辨識(shí)股骨目標(biāo)影像或頭骨目標(biāo)影像。此外,在此流程中,可通過(guò)股骨長(zhǎng)形結(jié)構(gòu)的兩端具有圓形結(jié)構(gòu)定義形狀輪廓設(shè)定值,進(jìn)而辨識(shí)目標(biāo)結(jié)構(gòu)影像。
[0055]以股骨目標(biāo)影像為例,請(qǐng)參照?qǐng)D2A~圖2C,其中圖2A為本發(fā)明的原始影像示意圖;圖2B為本發(fā)明的統(tǒng)計(jì)色階分布信息函數(shù)處理后的影像示意圖;圖2C為本發(fā)明的辨識(shí)目標(biāo)結(jié)構(gòu)影像的影像示意圖。在實(shí)際情況中,使用者可通過(guò)超音波偵測(cè)裝置擷取超音波影像,圖2A是揭示超音波影像的原始影像。值得注意的是,經(jīng)影像辨識(shí)方法執(zhí)行步驟SlOO及S200后,圖2B所示的影像具有清楚的股骨輪廓及其他類(lèi)似輪廓。此外,經(jīng)影像辨識(shí)方法執(zhí)行步驟S300后,可辨識(shí)出如圖2C中的股骨目標(biāo)影像。
[0056]除圖1的影像辨識(shí)方法外,本發(fā)明還通過(guò)數(shù)個(gè)步驟詳細(xì)說(shuō)明統(tǒng)計(jì)色階分布信息函數(shù)的分析方法。請(qǐng)參照?qǐng)D3,圖3為本發(fā)明的影像辨識(shí)方法的另一實(shí)施例流程圖。如圖3所示,影像辨識(shí)方法在步驟SlOO后執(zhí)行步驟S201,標(biāo)準(zhǔn)化影像以擷取該等像素單元的復(fù)數(shù)個(gè)色階值及各色階值的顯像頻率。具體而論,色階值的范圍為O~2^-1,其中色階值為O對(duì)應(yīng)的顏色為黑色,且色階值為2e-l對(duì)應(yīng)的顏色為白色。c為位元數(shù)值(bit number),用以編碼影像像素表現(xiàn)。舉例而言,Sbits超音波影像,其中c=8;16bits超音波影像,其中c=16。在此步驟中,影像辨識(shí)方法擷取各像素單元的色階值,且各色階值的顯像頻率為各色階值出現(xiàn)的頻率。
[0057]接著,影像辨識(shí)方法執(zhí)行步驟S203,產(chǎn)生對(duì)應(yīng)顯像頻率的顯像機(jī)率。需說(shuō)明的是,在步驟S201中,該方法取得各色階值的顯像頻率,則步驟S203產(chǎn)生各色階值出現(xiàn)的機(jī)率,即為顯像頻率。
[0058]然后,影像辨識(shí)方法執(zhí)行步驟S205,在統(tǒng)計(jì)色階分布信息函數(shù)輸入該等色階值及對(duì)應(yīng)該等色階值的顯像機(jī)率。在此方法中,統(tǒng)計(jì)色階分布信息函數(shù)為亂度信息函數(shù)(entropy information theory),但不以此為限。進(jìn)一步而論,影像辨識(shí)方法是使用亂度信息函數(shù)判斷可用的像素單元,進(jìn)而辨識(shí)目標(biāo)結(jié)構(gòu)影像。
[0059]舉例而論,影像辨識(shí)方法執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化影像后,可得到顯像頻率P及其范圍
【權(quán)利要求】
1.一種影像辨識(shí)方法,其特征在于,應(yīng)用于一影像,包含下列步驟: (a)以一邊緣運(yùn)算子偵測(cè)該影像中的一向性邊緣; (b)強(qiáng)化該向性邊緣; (C)反轉(zhuǎn)色階;以及 (d)以一形狀輪廓設(shè)定值搜尋一目標(biāo)結(jié)構(gòu)影像,其中該形狀輪廓設(shè)定值對(duì)應(yīng)一相連結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的影像辨識(shí)方法,其特征在于,在(b)步驟中包含: 伸張?jiān)撓蛐赃吘壱詮?qiáng)化該向性邊緣。
3.如權(quán)利要求1所述的影像辨識(shí)方法,其特征在于,該影像包含復(fù)數(shù)個(gè)像素單元,各像素單元具有一色階值,且該等色階值是介于一色階極大值與一色階極小值之間,該影像辨識(shí)方法在(C)步驟中包含: 若該色階值較接近該色階極大值,轉(zhuǎn)換該色階值為該色階極小值;以及 若該色階值較接近該色階極小值,轉(zhuǎn)換該色階值為該色階極大值。
4.一種影像辨識(shí)方法,應(yīng)用于一影像,其特征在于,該影像包含復(fù)數(shù)個(gè)像素單元,該影像辨識(shí)方法包含下列步驟 : (a)以一濾波運(yùn)算子調(diào)整該影像以減少噪聲并均勻化相同物件結(jié)構(gòu)的像素表現(xiàn); (b)通過(guò)一統(tǒng)計(jì)色階分布信息函數(shù)分析該影像,并根據(jù)該統(tǒng)計(jì)色階分布信息函數(shù)的一最大信息亂度狀態(tài)將該等像素單元分類(lèi)為一疑似前景像素單元與一背景像素單元;以及 (C)在該疑似前景像素單元中以一形狀輪廓設(shè)定值搜尋并辨識(shí)一目標(biāo)結(jié)構(gòu)影像。
5.如權(quán)利要求4所述的影像辨識(shí)方法,其特征在于,在(b)步驟包含: 標(biāo)準(zhǔn)化該影像以擷取該等像素單元的復(fù)數(shù)個(gè)色階值及各色階值的一顯像頻率;以及 產(chǎn)生對(duì)應(yīng)該顯像頻率的一顯像機(jī)率。
6.如權(quán)利要求5所述的影像辨識(shí)方法,其特征在于,在(b)步驟包含: 在該統(tǒng)計(jì)色階分布信息函數(shù)輸入該等色階值及對(duì)應(yīng)該等色階值的該顯像機(jī)率; 產(chǎn)生該最大信息亂度狀態(tài)時(shí),決定對(duì)應(yīng)該最大信息亂度狀態(tài)的該色階值為一色階分界值; 轉(zhuǎn)換大于或等于該色階分界值的該等色階值為一色階極大值并轉(zhuǎn)換小于該色階分界值的該等色階值為一色階極小值以二值化分類(lèi)該疑似前景像素單元及該背景像素單元;以及 定義對(duì)應(yīng)該色階極大值的該等像素單元為該疑似前景像素單元。
7.一種影像辨識(shí)系統(tǒng),用以辨識(shí)一影像,其特征在于,該影像包含復(fù)數(shù)個(gè)像素單元,且該影像辨識(shí)系統(tǒng)包含: 一影像處理模塊,具有一濾波運(yùn)算子,其中該濾波運(yùn)算子調(diào)整該影像以減少噪聲并均勻化相同物件結(jié)構(gòu)的像素表現(xiàn); 一分析模塊,連接于該影像處理模塊并內(nèi)存一第一運(yùn)算模式,其中該第一運(yùn)算模式具有一統(tǒng)計(jì)色階分布信息函數(shù),且該分析模塊在該第一運(yùn)算模式中通過(guò)該統(tǒng)計(jì)色階分布信息函數(shù)分析該影像并根據(jù)一最大信息亂度狀態(tài)將該等像素單元分類(lèi)為一疑似前景像素單元與一背景像素單元;以及 一辨識(shí)模塊,連接于該分析模塊并內(nèi)存至少一形狀輪廓設(shè)定值,其中該辨識(shí)模塊在該疑似前景像素單元中以該至少一形狀輪廓設(shè)定值搜尋并辨識(shí)一目標(biāo)結(jié)構(gòu)影像,且該形狀輪廓設(shè)定值對(duì)應(yīng)一相連結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求7所述的影像辨識(shí)系統(tǒng),其特征在于,在該第一運(yùn)算模式中,該分析模塊標(biāo)準(zhǔn)化該影像以擷取該等像素單元的復(fù)數(shù)個(gè)色階值及各色階值的一顯像頻率并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)該顯像頻率的一顯像機(jī)率。
9.如權(quán)利要求8所述的影像辨識(shí)系統(tǒng),其特征在于,該統(tǒng)計(jì)色階分布信息函數(shù)根據(jù)該等色階值及對(duì)應(yīng)該等色階值的該顯像機(jī)率產(chǎn)生該最大信息亂度狀態(tài),且該分析模塊決定對(duì)應(yīng)該最大信息亂度狀態(tài)的該色階值為一色階分界值并轉(zhuǎn)換大于或等于該色階分界值的該等色階值為一色階極大值,轉(zhuǎn)換小于該色階分界值的該等色階值為一色階極小值。
10.如權(quán)利要求7所述的影像辨識(shí)系統(tǒng),其特征在于,該分析模塊還內(nèi)存一第二運(yùn)算模式,且該第二運(yùn)算模式具有一邊緣運(yùn)算子;當(dāng)該分析模塊在該第一運(yùn)算模式中無(wú)法辨識(shí)該目標(biāo)結(jié)構(gòu)影像,則該分析模塊在該第二運(yùn)算模式中通過(guò)該邊緣運(yùn)算子偵測(cè)該影像中的一向性邊緣,且該分析模塊反轉(zhuǎn)該等像素單元的色階并以一形狀輪廓設(shè)定值搜尋該目標(biāo)結(jié)構(gòu)影像。`
【文檔編號(hào)】A61B8/00GK103767728SQ201310079125
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月19日
【發(fā)明者】王靖維 申請(qǐng)人:王靖維