基于图像处理的体表损伤测量系统的研究

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在体表损伤司法鉴定中,由于人体表面及其损伤的形态极不规则,目前尚无统一规范的测算方法。传统测算方法操作繁琐、结果不准确且易受主观或人为因素干扰,常导致多家法医重复鉴定,在一定程度上影响了有关标准和法律的正确执行。另外,传统的测量方法多为接触性操作,对新型创伤不符合临床诊疗常规,对某些部位损伤的测定也不方便。目前已有的基于图像处理技术的非接触性测量多为二维测量,精确度不高。鉴于此,本文开展了基于计算机视觉的三维测量的体表损伤测量系统的研究。 本文借助基于计算机视觉的三维测量中立体视觉测量技术,用VC++2008开发出测量体表损伤面积和长度的软件系统,包含了图像预处理、数码相机内外部参数标定、图像特征提取和匹配、图像分割、特征点三维坐标计算、损伤部位的面积和长度计算等多项功能。通过计算损伤部位匹配点的三维空间坐标来计算损伤部位的参数,为体表损伤三维测量作了初步探索。 图像分割是图像处理过程中最困难也最为关键的环节,也是本文体表损伤测量系中至关重要的一步,是本文研究的重点。基于活动轮廓模型的目标分割、物体跟踪方法是近十几年来图像和视频领域研究的热点,因为活动轮廓模型可以将待处理问题的先验知识与各种图像处理算法有效地融合在一起,所以比以往的计算机视觉理论有更强的实用性。C—V方法是几何活动轮廓模型里的一类,是一种变分水平集分割方法,它结合区域信息使分割结果全局最优,同时采用水平集函数的表达方式,可以非常自然地处理轮廓线拓扑结构的变化。针对体表损伤图像边界模糊、损伤部位象素和背景象素的灰度值互有交叉相等等特点,本文认真研究了活动轮廓模型和水平集图像分割方法,改进了C—V方法中符号距离函数的快速生成方法,并把它应用到体表损伤图像分割中,取得了不错的分割效果。 采集图像的设备的标定、图像特征匹配、匹配点三维空间坐标的计算、以及损伤面积和长度的测量是基于计算机视觉的体表损伤测量系统的重要组成部分。立体匹配是计算机视觉和数字图像处理中的一个很重要的研究内容,本文深入分析了区域匹配、特征匹配和相位匹配,以及各种常用的特征匹配算法,选择了SIFT特征匹配算法,试验表明,SIFT算法对于体表损伤图像匹配有较好的适用性;由于价格上优势以及可直接与计算机通讯等快捷、方便、适用性,本文采用数码相机作为体表损伤图像的采集设备,在深入分析数码相机成像原理和认真比较国内外诸多标定方法的基础上,本文选择基于直角三角形的数码相机标定方法;根据数码相机成像模型,本文采取从两个方向拍摄体表损伤部位,得到两幅体表损伤图像,对两幅图像进行匹配后,分割第一幅图像,然后采取利用矩阵运算解方程组的形式求解分割目标内匹配点的三维空间坐标;最后对这些点进行Delaunay三角剖分,利用所有三角形面积加和计算出损伤部位的面积及长度。
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