超声图像中直线手术器械快速检测算法研究

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介入式超声医学影像是目前超声医学影像的主要发展方向之一,广泛应用于诊断和治疗两个方面。介入式手术成功与否的关键点是医生能否准确判断手术器械与病灶间的位置,将手术器械精确地放置到病人的病灶区域。为了提高介入式手术的成功率,本文提出了两种直线手术器械快速检测算法,以期能快速准确的检测出直线手术器械,辅助医生进行介入式手术,成果如下:  针对超声图像对比度低及图像背景复杂这一特点,本文提出了一种基于模糊增强和Hough变换的直线检测算法。该算法包括图像增强,图像细化和直线检测三部分。首先通过改进的模糊增强算法提高图像的对比度;其次利用细化算法提取直线骨架以提高直线角度检测的精度;然后通过Hough变换检测直线;最后,利用图像块之间的相关性对Hough变换检测到的直线端点进行修正,以进一步提高直线端点的检测精度。该算法可用于背景复杂的图像,具有较高的直线检测精度和鲁棒性。  为了降低算法的复杂性以确保直线检测算法的实时性,本文提出了另一种基于灰度投影原理检测直线的算法。该算法对图像背景相对简单并且直线具有一定宽度的情况,具有独特的优越性,且可用于三维直线检测。该算法直接利用图像的灰度信息,通过建立灰度投影矩阵,搜索矩阵极值的方法迅速确定直线的角度信息,然后利用图像块与块之间的相关性确定直线的端点位置。该算法计算简单,在满足检测精度的条件下大大降低了处理时间。  为了验证本文提出的两种直线检测算法的性能,本文采用真实的临床超声数据进行实验,对两种不同算法的实验结果分别从检测准确率、时间、角度误差、端点位置误差四个方面做了定量分析,同时将本文提出的算法的实验结果与其他算法的实验结果进行了对比。实验结果表明,本文提出的算法较其它算法具有更优的检测精度,能快速准确地检测出直线手术器械,检测结果精度满足实际临床需求。
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