在核磁圖像序列中自動提取舌位輪廓的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及信息技術(shù)行業(yè)圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及在核磁圖像序列中自動 提取舌位輪廓的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 核磁共振成像技術(shù)作為一種先進安全的醫(yī)學(xué)觀測手段，近幾年在醫(yī)療、科研、刑偵 等領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。因核磁圖像的正中矢狀面能夠提供較為完整的說話人聲道形狀，且 其口腔內(nèi)部成像效果較X光影像更加清晰，因此該技術(shù)常用于聲道形狀分割，元音發(fā)音聲道 輪廓研究和發(fā)音時舌位運動分析等領(lǐng)域。在以往的研究工作中，研究人員通常需要借助大 量的手工標注完成發(fā)音輪廓提取方法的建模。南加州大學(xué)的Proctor等提出了一種半自動 的發(fā)音器官輪廓提取方法，能夠通過少量的手工標注完成發(fā)音器官輪廓的提取工作。然而， 該方法所提取的舌位輪廓有時在視覺上出現(xiàn)很明顯的誤差，尤其在舌位運動過程中接觸到 其他器官輪廓的情況下。針對這一情況，一些研究者做了相應(yīng)的研究工作，但仍需要借助大 量的手工標注或修正。
[0003] 發(fā)明人發(fā)現(xiàn)：由于核磁圖像中存在著大量噪點，成像分辨率較低，且當舌位與其他 發(fā)音器官(如上顎、軟腭、喉部等)發(fā)生接觸時，其輪廓邊緣變得十分模糊甚至消失，因此，在 核磁圖像序列中對舌位輪廓提取工作還面臨著很大的挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明實施例提供一種在核磁圖像序列中自動提取舌位輪廓的方法，以至少部分 地解決了如何無需人工交互以在核磁圖像序列中自動提取舌位輪廓的技術(shù)問題。此外，還 提供一種在核磁圖像序列中自動提取舌位輪廓的系統(tǒng)。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)一個方面，提供了以下技術(shù)方案：
[0006] -種在核磁圖像序列中自動提取舌位輪廓的方法，所述方法至少包括：
[0007] 在所述核磁圖像中，在舌位運動區(qū)域內(nèi)，利用多方向Sobel算子，提取舌位輪廓初 始邊緣點；
[0008] 基于所述舌位輪廓初始邊緣點，建立舌位邊緣點映射矩陣；
[0009] 根據(jù)所述舌位邊緣點映射矩陣，并利用相鄰邊緣點位置的制約關(guān)系，搜索舌位最 優(yōu)邊緣點序列；
[0010] 將所述舌位最優(yōu)邊緣點序列作為控制點，利用曲線擬合算法得到舌位輪廓。
[0011]根據(jù)另一個方面，還提供了一種在核磁圖像序列中自動提取舌位輪廓的系統(tǒng)，所 述系統(tǒng)至少包括：
[0012] 提取模塊，被配置為在所述核磁圖像中，在舌位運動區(qū)域內(nèi)，利用多方向Sobel算 子，提取舌位輪廓初始邊緣點；
[0013] 矩陣建立模塊，被配置為基于所述舌位輪廓初始邊緣點，建立舌位邊緣點映射矩 陣；
[0014]搜索模塊，被配置為根據(jù)所述舌位邊緣點映射矩陣，并利用相鄰邊緣點位置的制 約關(guān)系，搜索舌位最優(yōu)邊緣點序列；
[0015]曲線擬合模塊，被配置為將所述舌位最優(yōu)邊緣點序列作為控制點，利用曲線擬合 算法得到舌位輪廓。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案至少具有以下有益效果：
[0017] 本發(fā)明實施例通過采用多方向Sobel算子在核磁圖像中，在舌位運動區(qū)域內(nèi)，提取 舌位輪廓初始邊緣點;然后基于舌位輪廓初始邊緣點，建立舌位邊緣點映射矩陣;根據(jù)舌位 邊緣點映射矩陣，并利用相鄰邊緣點位置的制約關(guān)系，搜索舌位最優(yōu)邊緣點序列;將舌位最 優(yōu)邊緣點序列作為控制點，利用曲線擬合算法得到舌位輪廓。由此，本發(fā)明實施例能夠自動 從核磁圖像序列中較準確地提取出舌位輪廓，而整個過程無需人工交互。
【附圖說明】
[0018] 圖1為根據(jù)一示例性實施例示出的在核磁圖像序列中自動提取舌位輪廓的方法的 流程示意圖；
[0019] 圖2a為根據(jù)一示例性實施例示出的核磁圖像正中矢狀面舌位運動區(qū)域示意圖；
[0020] 圖2b為根據(jù)一示例性實施例示出的舌位輪廓邊緣梯度方向示意圖；
[0021 ]圖3a為根據(jù)一示例性實施例示出的舌位輪廓初始邊緣點示意圖；
[0022] 圖3b為根據(jù)一示例性實施例示出的非均勻扇區(qū)分配示意圖；
[0023] 圖4a為根據(jù)一示例性實施例示出的初始舌位邊緣點映射矩陣示意圖；
[0024] 圖4b為根據(jù)一示例性實施例示出的前一幀舌位輪廓邊緣點位置示意圖；
[0025] 圖4c為根據(jù)一示例性實施例示出的調(diào)整后的舌位邊緣點映射矩陣示意圖；
[0026] 圖5a為根據(jù)一示例性實施例示出的舌位最優(yōu)邊緣點序列示意圖；
[0027] 圖5b為根據(jù)一示例性實施例示出的舌位最優(yōu)邊緣點序列在原核磁圖像中對應(yīng)位 置的示意圖；
[0028] 圖6a為現(xiàn)有方法的實驗結(jié)果示意圖；
[0029]圖6b為根據(jù)一示例性實施例示出的本發(fā)明實施例方法的實驗結(jié)果示意圖；
[0030] 圖7為根據(jù)一示例性實施例示出的在核磁圖像序列中自動提取舌位輪廓的系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0031] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照 附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。
[0032] 需要說明的是，在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分都使用相同的圖號。且 在附圖中，以簡化或是方便標示。再者，附圖中未繪示或描述的實現(xiàn)方式，為所屬技術(shù)領(lǐng)域 中普通技術(shù)人員所知的形式。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但應(yīng)了解， 參數(shù)無需確切等于相應(yīng)的值，而是在可接受的誤差容限或設(shè)計約束內(nèi)近似于相應(yīng)的值。
[0033] 本發(fā)明實施例結(jié)合傳統(tǒng)的圖像處理方法，針對核磁圖像序列，在發(fā)音器官輪廓提 取與跟蹤的過程中，利用多方向Sobel聯(lián)合算子得到舌位輪廓初始邊緣點;基于舌位輪廓初 始邊緣點，建立舌位邊緣點映射矩陣，并結(jié)合前一幀舌位輪廓位置，對該映射矩陣進行調(diào) 整;在調(diào)整后的映射矩陣中尋找最優(yōu)邊緣點序列，借助過控制點的二次樣條曲線擬合技術(shù) 得到舌位輪廓。
[0034] 在本發(fā)明的一個示例性實施例中，提供了一種在核磁圖像序列中自動提取舌位輪 廓的方法。如圖1所示，該方法包括步驟S100至步驟S106。
[0035] 步驟S100:在核磁圖像中，在舌位運動區(qū)域內(nèi)，利用多方向Sobel算子，提取舌位輪 廓初始邊緣點。
[0036] 在該步驟中，多方向Sobel算子，其為離散性差分算子，主要用作邊緣檢測。具體 地，用來運算圖像亮度函數(shù)的灰度之近似值。在圖像的任何一點使用此算子，將會產(chǎn)生對應(yīng) 的灰度矢量或是其法矢量。
[0037] 其中，核磁圖像序列優(yōu)選為核磁圖像正中矢狀面時續(xù)序列。
[0038] 在實際應(yīng)用中，可以依據(jù)舌位輪廓邊緣梯度方向的不同，選用不同的多方向Sobel 算子，得到舌位輪廓初始邊緣點。
[0039]圖2a為根據(jù)一示例性實施例示出的核磁圖像正中矢狀面舌位運動區(qū)域示意圖。圖 2b為根據(jù)一示例性實施例示出的舌位輪廓邊緣梯度方向示意圖。在圖2b中，由白線分為兩 個部分，左半部分即為前半部分，右半部分即為后半部分。針對舌位前半部分，選用上、前 上、前、前下方向的Sobel算子進行邊緣檢測，將所得到的邊緣點作為舌位輪廓初始邊緣點。
[0040] 其中，多方向Sobel算子的得到過程具體為：
[0041] 設(shè)Gf為Sobel梯度算子，初始定義如下：
[0043]針對上、前上、前、前下這四個方向的梯度，為公平起見，令這四個方向的梯度值相 等(均等于η)，則這四個方向的梯度定義如下：
[0045]解上面一組多元方程，得到其中一個可行解為：
[0047]為了便于計算，在上述公式中，11取1，得到的多方向Sobel算子如下：

ο
[0049] 同理，針對舌位后半部分，選用上、后上、后、后下方向