第 卷 第 期 年 月 科 学 技 术 与 工 程!"#$% &"'"! &"'" 基 于 视 觉 注 意 机 制 的 眼 底 图 像 视 盘 快 速 定 位 与 分 割 柯 鑫 江 威 朱 江 兵 中 国 大 恒 集 团 北 京 大 恒 图 像 视 觉 有 限 公 司 北 京 中 国 科 学 院 遥 感 与 数 字 地 球 研 究 所 北 京 中 国 科 学 院 大 学 北 京 摘 要 视 盘 定 位 与 分 割 对 利 用 眼 底 图 像 进 行 眼 科 计 算 机 辅 助 诊 断 十 分 重 要 视 觉 注 意 机 制 模 拟 人 类 视 觉 系 统 从 而 能 在 复 杂 场 景 中 快 速 定 位 目 标 利 用 视 盘 在 眼 底 图 像 中 视 觉 显 著 度 高 这 一 特 性 提 出 基 于 视 觉 注 意 模 型 实 现 视 盘 的 快 速 定 位 并 分 割 的 算 法 算 法 首 先 对 不 同 眼 底 图 像 进 行 归 一 化 接 着 采 用 高 斯 金 字 塔 提 取 图 像 不 同 尺 度 的 颜 色 亮 度 和 方 向 特 征 图 0$+' -$ 进 一 步 整 合 得 到 显 著 性 图 $!#-$ 在 显 著 性 图 中 提 取 (10 0$++ 从 而 定 位 视 盘 接 着 在 视 盘 定 位 区 域 采 用 统 计 排 序 滤 波 器 '$0!+' 抹 除 血 管 在 极 坐 标 中 采 用 亚 像 素 提 取 图 像 边 缘 实 现 视 盘 分 割 采 用 国 际 % ' 数 据 库 来 验 证 算 法 的 性 能 定 位 精 度 为 @ 运 行 时 长 为 与 其 他 算 法 相 比 算 法 具 有 准 确 性 高 和 实 用 性 强 等 特 点 具 有 良 好 的 应 用 潜 力 关 键 词 眼 底 图 像 视 觉 注 意 模 型 特 征 整 合 显 著 性 图 亚 像 素 提 取 中 图 法 分 类 号 文 献 标 志 码 = 视 神 经 盘 也 叫 视 神 经 乳 头 简 称 为 视 盘 是 视 网 膜 眼 底 图 像 一 个 重 要 的 特 征 视 盘 形 态 大 小 等 参 数 是 诊 断 眼 睛 病 变 的 重 要 依 据 此 外 视 盘 与 黄 斑 区 域 有 着 固 定 的 距 离 视 盘 中 心 位 置 的 信 息 可 以 作 为 先 验 知 识 来 辅 助 黄 斑 区 域 选 择 因 此 眼 底 医 学 图 像 视 盘 的 快 速 定 位 与 分 割 对 利 用 计 算 机 辅 助 眼 科 诊 断 具 有 重 要 的 应 用 价 值 由 于 个 人 差 异 眼 底 疾 病 光 照 等 问 题 对 眼 底 图 像 视 盘 高 效 定 位 分 割 并 不 容 易 视 盘 定 位 与 视 盘 分 割 是 两 个 过 程 正 确 的 视 盘 定 位 是 精 准 视 盘 分 割 的 前 提 针 对 视 盘 特 性 马 新 利 用 视 网 膜 中 主 血 管 的 方 向 信 息 采 用 加 权 匹 配 滤 波 方 法 找 到 视 盘 区 域 郑 绍 华 结 合 视 盘 区 域 的 局 部 血 管 特 征 选 择 定 位 出 正 确 的 视 盘 感 兴 趣 区 域 采 用 数 学 形 态 学 方 法 和 区 域 主 动 轮 廓 模 型 提 取 视 盘 轮 廓 ('$ $ 等 分 别 采 用 两 条 方 向 相 反 的 抛 物 线 来 描 述 血 管 在 视 盘 左 右 两 边 的 走 向 利 用 两 抛 物 线 的 公 共 顶 点 刚 好 位 于 视 盘 区 域 中 这 一 特 性 来 定 位 视 盘 0 等 则 通 过 检 测 血 管 方 向 图 和 给 定 的 血 管 方 向 模 板 匹 配 程 度 来 定 位 视 盘 中 心 以 上 方 法 虽 然 能 够 较 好 进 行 视 盘 定 位 但 定 位 精 度 依 赖 血 管 分 割 年 月 日 收 到 国 家 十 二 五 重 大 专 项 基 金 =( 资 助 第 一 作 者 简 介 柯 鑫 男 硕 士 工 程 师 研 究 方 向 遥 感 图 像 处 理 &-$!:A- 精 度 视 盘 分 割 是 视 盘 识 别 重 要 环 节 $! 等 在 经 典 的 数 学 形 态 学 方 法 上 进 行 改 进 使 用 一 种 自 适 应 的 形 态 学 算 法 分 割 视 盘 $! 等 用 区 域 增 长 的 方 法 分 割 视 盘 $'$-$ 等 使 用 迭 代 的 均 值 聚 类 和 椭 圆 拟 合 的 方 法 分 割 视 盘 " 等 提 出 基 于 超 像 素 和 分 类 器 的 方 法 确 定 视 盘 边 界 以 上 算 法 虽 然 较 基 于 像 素 准 确 性 高 但 依 赖 于 选 取 的 特 征 训 练 集 视 觉 注 意 机 制 是 基 于 人 的 视 觉 系 统 对 视 觉 信 息 进 行 选 择 和 过 滤 通 过 人 的 视 觉 机 制 消 除 场 景 中 的 干 扰 信 息 将 注 意 力 集 中 在 感 兴 趣 的 目 标 上 从 而 达 到 快 速 定 位 识 别 目 标 过 程 E+ 和? 最 早 建 立 了 视 觉 注 意 计 算 模 型 该 模 型 真 实 地 展 示 了 视 觉 注 意 机 制 的 一 些 重 要 特 性 该 模 型 在 计 算 机 视 觉 图 像 处 理 领 域 产 生 了 较 大 的 影 响 目 前 已 经 在 自 然 图 像 和 遥 感 图 像 目 标 定 位 分 割 上 得 到 广 泛 应 用 眼 底 图 片 属 于 对 人 眼 部 的 自 然 成 像 其 成 像 场 景 受 多 种 干 扰 因 素 影 响 通 过 观 察 眼 底 图 像 可 以 发 现 视 盘 相 比 眼 底 图 像 的 其 它 结 构 特 征 明 显 亮 度 颜 色 和 形 状 显 著 性 强 使 得 人 眼 更 容 易 识 别 视 盘 视 觉 注 意 模 型 优 势 在 于 消 除 场 景 中 干 扰 信 息 而 快 速 识 别 感 兴 趣 目 标 基 于 此 因 此 本 文 区 别 以 往 定 位 视 盘 的 传 统 图 像 处 理 算 法 将 视 觉 注 意 机 制 模 型 引 入 到 眼 底 视 盘 检 测 与 分 割 中 采 用 自 下 而 上 策 略 整 合 眼 底 图 像 多 种 特 征 生 成 显 著 性 图 实 现 视 盘
科#学#技#术#与#工#程 L) 的快速定位与分割'!"计算方法 算法流程图如图!'!" 卷 定一副质量较好的图像作为参考图像$ 把被处理图 像的色调(饱和度和亮度信息都归一化到参考图像 的参考值上$从而保证了被处理图像的稳定性' 图 像预处理的结果如图 % 所示' 图!#算法流程图 @!#J 1E ] 1 首先去除了眼底图像的黑色背景区域$ 然后对 图像进行了归一化操作' 基于视觉注意机制以及对 应的 i -模型 )!L $ 快速计算出图像在颜色( 亮度( 方 向三个特征上不同尺度的显著性图$ 再分别整合不 同特征的显著性图而生成整幅图像的显著性图$ 提 取视觉注意焦点$通过视觉注意的转移机制输出图 像最为显著的部分$ 即为视盘的位置' 视盘定位之 后$把视盘周边一定范围内的区域作为视盘分割的 感兴趣区$ 在图像绿色通道中抹除血管$ 增强对比 度$将图像从水平坐标转为极坐标后对图像进行亚 像素分割$提取纵向方向最大梯度的边缘$即为视盘 的边缘轮廓' 以下介绍模型原理及算法效果'!!"图像的预处理和归一化 预处理的目的是消除眼底图像黑色背景与眼底 前景交界线对结果的干扰$同时缩小范围$减少计算 量' 采用 I+0o 阈值分割算法对图像 先 进 行 二 值 化$得到兴趣区范围$再对图像进行圆形腐蚀和形态 学开运算操作$缩小兴趣区的边界$保证裁剪区域的 面积比实际区域图形区域要小$ 消除了图像交界位 置处高对比度的干扰' 预处理的另一个目的是降低处理图像之间的差 异性' 由于眼底图像在采集过程中相机(光源(采集 角度(图像曝光以及患者本身眼底天然色素的不一 样而表现出非常大的差异' 为了从这些差异图像中 获得稳定的有效信息$对图像进行颜色(亮度以及曝 光分布的归一化处理是十分必要的' 采取的归一化 方法是先根据图像的曝光分布对图像的亮度分布进 行反补偿$使亮的减弱$同时暗的区域增强' 然后选 图 %#预处理效果对比图 @ %#Z ED D D!+"视盘定位 视盘的定位是实现视盘精确分割的前提' 视盘 区域通常大约只占整个眼底区域!!d 的面积$ 通过 定位可使后续的视盘分割操作仅在有效区域内进 行$这样既可以减少计算量$同时又可以减少眼底图 像其他结构以及噪声等干扰$达到更高的分割精度' 观察发现$视盘相对于眼底图像背景以及其他视网 膜结构$在亮度(颜色以及形状等特征上非常显著$ 很容易被人眼定位' 因此$ 本文借助于计算神经学 的一些进展$首次提出基于人类视觉注意模型的方 法定位视盘' 视觉注 意 的 研 究 起 始 于 %& 世 纪 (& 年 代 末$!K)& 年 0 E 提出特征整合理论$认为视觉信息 是由不同的特征图整合且并行处理的 )%& ' 这些特 征图由人眼视野中的不同位置组织起来$ 每一个视 1和 觉特征都对应 一 个 特 征 图' 在 此 基 础 上$ c o E 提出计算一个表达图像中每个位置显著度的 -实现了真正意义 显著度图方法模型 )!K $!KK) 年 i )!L 上的视觉注意计算模型 $ 其采用自底而上的策 略$在多个尺度上进行多种特征的融合$最后合成视 觉显著度图$该显著度图量化了图像中各地物的显 著性$由此判定目标区域' 本文基于视觉注意模型 定位视盘的算法原理如下'! %!#生成不同尺度的特征图 图像预处理后$通过高斯滤波和不断的下采样$ 提取图像在 K 个不同尺度的高斯金字塔 )!L $ 设图像
期 柯 鑫 等 基 于 视 觉 注 意 机 制 的 眼 底 图 像 视 盘 快 速 定 位 与 分 割 为 E 为 尺 度 且 建 立 高 斯 金 字 塔 后 单 一 尺 度 的 特 征 图 的 提 取 通 过 线 性 的 中 心 周 边 差 操 作 计 算 中 央 周 边 差 采 取 相 减 操 作 原 理 操 作 符 为 设 表 示 金 字 塔 结 构 的 中 央 层 选 择 三 个 主 尺 度 计 算 其 特 征 取 值 范 围 为 表 示 金 字 塔 结 构 的 周 边 层 且 D 图 像 的 亮 度 通 道 选 择 E 中 的 E 通 道 亮 度 特 征 图 的 计 算 公 式 为 式 + "88 " 颜 色 通 道 选 择 红 B 绿 和 绿 B 红 秸 抗 的 特 征 图 7 在 视 皮 层 中 颜 色 特 征 用 颜 色 秸 抗 系 统 来 表 达 其 中 红 绿 拮 抗 特 征 由 公 式 表 示 " 77 " 而 对 应 于 蓝 B 黄 和 黄 B 蓝 秸 抗 的 特 征 图 可 由 式 得 到 = " " 方 向 特 征 通 过 $ ' 滤 波 器 提 取 $ ' 函 数 有 很 好 的 方 向 选 择 性 $ ' 滤 波 器 正 是 一 种 基 于 多 通 道 多 分 辨 率 分 析 方 法 的 典 型 代 表 取 为 JJJJ 四 个 方 向 运 用 $ ' 金 字 塔 方 法 记 $ ' 金 字 塔 为 二 维 $ ' 滤 波 器 的 计 算 为 公 式 所 示!! :!! { [ ( )! ( )! : 式 中 和 分 别 为 高 斯 包 络 在 和 方 向 上 的 标 准 差 和 分 别 为 正 弦 波 的 波 长 和 方 向 这 样 ] ( ) } 我 们 就 可 以 计 算 图 像 在 不 同 尺 度 下 的 颜 色 亮 度 方 向 的 特 征 图 对 应 的 方 向 特 征 图 的 计 算 公 式 为 ' "8 " 归 一 化 不 同 尺 度 的 特 征 图 在 E+ 模 型 中 提 出 了 一 个 特 征 图 归 一 化 算 子 以 增 强 显 著 峰 较 少 的 特 征 图 而 消 弱 存 在 大 量 显 著 峰 的 特 征 图 具 体 算 法 包 括 归 一 化 该 特 征 图 到 一 固 定 范 围 内 消 除 依 赖 于 特 征 的 幅 度 差 别 计 算 除 全 局 最 大 外 所 有 局 部 极 大 的 均 值 用 D 乘 该 特 征 图 特 征 图 被 组 合 成 个 特 征 显 著 性 描 述 即 灰 度 特 征 显 著 性 描 述 槇 8 颜 色 特 征 显 著 性 描 述 槇 和 方 位 特 征 显 著 性 描 述 槇 公 式 如 下 结 果 如 图 槇 8 槇 = 槇 ' 式 中 为 高 斯 金 字 塔 结 构 的 中 央 层 为 高 斯 金 字 塔 的 周 边 层 为 方 向 角 图 归 一 化 后 的 各 特 征 的 显 著 性 图 ("$!#-$ 00$+'$0+' '-$!$+ 整 合 单 一 特 征 显 著 性 为 综 合 显 著 性 图 建 立 个 特 征 显 著 性 描 述 8 槇 槇 和 槇 对 不 同 特 征 显 著 性 进 行 归 一 化 相 加 得 到 显 著 性 图 其 最 大 值 点 则 为 视 觉 的 注 意 点 公 式 如 下 结 果 如 图 槇 8 槇 槇 采 用 局 部 阈 值 分 割 算 法 提 取 所 得 的 显 著 性 图 输 出 亮 度 值 最 大 的 区 域 即 为 视 盘 的 位 置 图 利 用 显 著 性 图 定 位 视 盘 结 果 ("' 0!$+"%" $!#-$
科 学 技 术 与 工 程 卷 & 视 盘 分 割 眼 底 图 像 = 三 通 道 中 因 图 像 采 集 传 感 器 的 特 性 通 道 保 存 的 亮 度 信 息 最 完 整 对 比 度 高 利 于 视 盘 的 分 割 因 此 本 文 选 取 视 盘 定 位 后 的 通 道 灰 度 图 像 作 为 视 盘 分 割 的 输 入 图 像 视 盘 定 位 以 后 为 了 缩 小 计 算 范 围 减 少 其 他 结 构 的 干 扰 本 文 选 取 包 含 视 盘 一 定 范 围 内 的 区 域 作 为 分 割 区 域 如 图 $ 所 示 为 减 少 视 盘 中 血 管 边 缘 对 视 盘 分 割 的 干 扰 首 先 采 用 统 计 排 序 滤 波 器 来 擦 除 视 盘 血 管 抹 除 血 管 如 图 所 示 统 计 排 序 滤 波 器 是 一 种 非 线 性 滤 波 器 它 是 基 于 滤 波 器 所 在 图 像 区 域 内 像 素 的 排 序 由 排 序 结 果 决 定 的 值 代 替 中 心 像 素 的 值 常 见 的 分 类 有 最 大 值 滤 波 器 最 小 值 滤 波 器 以 及 中 值 滤 波 器 本 文 采 用 中 值 滤 波 器 来 视 盘 区 域 内 的 血 管 中 值 滤 波 保 边 性 好 如 图 可 见 中 值 滤 波 后 的 图 像 的 视 盘 边 缘 仍 然 非 常 清 晰 易 于 分 割 圆 形 封 闭 曲 线 成 为 水 平 方 向 一 条 清 晰 可 见 的 曲 线 因 视 盘 的 精 确 分 割 对 后 续 疾 病 诊 断 十 分 重 要 为 提 高 边 缘 分 割 的 精 度 采 用 亚 像 素 精 度 提 取 方 法 首 先 求 取 每 个 像 素 点 处 的 灰 度 值 的 梯 度 利 用 $ # 算 子 等 求 得 初 始 的 轮 廓 假 设 灰 度 值 梯 度 在 沿 边 缘 法 线 方 向 呈 抛 物 线 分 布 基 于 这 样 的 假 设 可 以 利 用 初 始 轮 廓 点 沿 法 线 方 向 的 邻 域 梯 度 拟 合 出 该 抛 物 线 则 该 抛 物 线 的 峰 值 点 对 应 轮 廓 点 具 体 实 现 参 考 文 献 注 意 到 视 盘 的 边 缘 是 纵 向 方 向 上 变 化 最 快 的 区 域 因 此 求 取 视 盘 边 缘 的 算 法 便 成 为 求 纵 向 方 向 上 最 大 梯 度 值 的 位 置 结 果 如 图 $ 所 示 为 了 准 确 计 算 把 图 像 水 平 切 分 为 等 分 在 每 个 等 分 上 求 最 大 梯 度 这 种 方 法 可 以 有 效 排 除 一 些 噪 声 的 干 扰 和 边 缘 的 重 叠 最 后 把 每 个 图 像 切 片 的 最 大 梯 度 的 边 缘 连 接 起 来 即 为 视 盘 的 边 缘 如 图 所 示 将 图 像 从 极 坐 标 再 转 换 到 原 有 坐 标 完 成 视 盘 边 缘 的 分 割 如 图 所 示 红 色 线 条 表 示 视 盘 的 实 际 边 缘 绿 色 线 为 根 据 实 际 边 缘 拟 合 的 同 心 圆 图 血 管 抹 除 效 果 对 比 ("-$' $0+''$"$!$' 获 得 视 盘 分 割 的 感 兴 趣 区 后 对 图 开 始 进 行 边 缘 提 取 注 意 到 视 盘 的 边 缘 区 域 接 近 圆 形 如 果 把 图 像 的 兴 趣 区 由 直 角 坐 标 转 为 极 坐 标 表 示 那 么 视 盘 的 边 缘 将 变 成 一 条 水 平 方 向 的 曲 线 这 就 极 大 的 方 便 了 视 盘 边 缘 的 定 位 和 提 取 本 文 以 区 域 中 心 为 原 点 以 区 域 内 最 大 半 径 为 转 换 半 径 进 行 二 维 极 坐 标 转 换 转 换 公 式 为 转 换 后 的 结 果 为 图 所 示 图 边 缘 提 取 ("&%"%++ +$ 图 视 盘 分 割 结 果 ("1+%"-+$+ '!+ 实 验 结 果 与 分 析 图 图 像 极 坐 标 转 换 ("!$' '%$+' 0+' 经 极 坐 标 转 换 之 后 视 盘 边 缘 有 之 前 的 近 似 椭 实 验 数 据 及 实 现 平 台 采 用 国 际 % ' 数 据 库 来 验 证 算 法 的 性 能 % ' 数 据 库 是 当 前 已 公 开 的 包 含 眼 底 图 像 数 目 最 多 的 数 据 库 包 括 幅 彩 色 眼 底 图 片 这 些 图 片 都 是 在 常 规 的 临 床 眼 底 检 查 中 使 用 眼 底 照 相 机 拍 摄 的 眼 底 图 像 数 据 库 的 所 有 图 片 分 为 组 每 组
期 柯 鑫 等 基 于 视 觉 注 意 机 制 的 眼 底 图 像 视 盘 快 速 定 位 与 分 割 张 每 组 再 分 成 个 图 片 集 共 个 图 片 集 每 个 数 据 集 为 张 图 眼 底 图 片 的 分 辨 率 分 别 为 不 仅 如 此 % ' 数 据 库 还 提 供 了 检 验 各 种 眼 底 图 像 分 割 算 法 如 微 动 脉 瘤 眼 底 出 血 糖 尿 病 视 网 膜 病 变 等 分 割 算 法 性 能 的 标 准 有 眼 科 专 家 手 动 标 定 的 视 盘 分 割 结 果 以 及 专 家 评 定 的 病 变 文 档 专 家 标 定 的 视 盘 分 割 结 果 存 储 为 二 值 图 像 可 以 用 于 实 验 结 果 的 对 比 分 析 本 文 视 盘 定 位 的 程 序 代 码 用 $+!$ 实 现 在 $+!$ $ 上 编 写 视 盘 分 割 部 分 代 码 用 1 实 现 在 上 编 写 程 序 在 内 存 = 的 >% 的 平 台 下 运 行 实 验 讨 论 和 比 较 在 实 验 过 程 中 规 定 如 果 定 位 的 视 盘 区 域 包 含 了 整 个 视 盘 即 认 为 定 位 正 确 在 % ' 数 据 库 的 幅 眼 底 图 像 上 进 行 视 盘 定 位 的 实 验 原 有 数 据 根 据 图 像 大 小 分 为 三 个 数 据 集 分 别 为 $+$$ +$$+$ 每 个 数 据 集 包 含 张 图 片 实 验 分 别 统 计 了 检 测 到 视 盘 的 图 像 数 和 未 检 测 的 图 像 视 盘 数 以 及 平 均 检 测 时 间 实 验 结 果 如 表 所 示 表 单 个 数 据 集 上 视 盘 定 位 结 果 '( 数 据 集 图 片 大 小 检 测 个 数 检 测 率 运 行 B@ 时 长 B $+$ $+$ $+$ 由 表 可 知 利 用 视 觉 注 意 显 著 性 算 法 视 盘 定 位 的 正 确 率 约 为 @ 实 验 中 发 现 少 量 图 像 出 现 漏 检 视 盘 的 原 因 主 要 在 于 图 像 比 较 模 糊 眼 底 曝 光 不 足 或 者 眼 底 图 像 出 现 大 的 病 变 视 盘 在 眼 底 边 缘 部 分 等 造 成 视 盘 在 整 个 眼 底 中 显 著 度 不 够 故 无 法 正 确 定 位 如 图 示 例 其 中 $+$ 数 据 集 病 变 图 片 较 多 故 检 测 率 较 其 他 数 据 集 稍 低 由 表 知 视 盘 定 位 的 运 行 时 长 约 为 图 像 大 小 较 大 的 图 像 运 行 时 间 稍 长 图 像 大 小 为 和 图 像 大 小 为 的 图 像 运 行 时 长 相 差 不 大 的 原 因 在 生 成 显 著 性 图 的 过 程 中 图 像 在 生 成 高 斯 金 字 塔 时 被 下 采 样 到 更 小 的 图 像 中 两 种 大 小 的 图 像 在 两 次 下 采 样 后 造 成 的 运 行 时 长 差 别 不 大 所 以 最 后 的 结 果 比 较 接 近 因 为 视 盘 占 据 整 个 眼 底 的 面 积 约 为 @ 而 视 觉 注 意 正 是 基 于 人 类 视 觉 多 尺 度 的 原 理 所 以 对 图 像 进 行 一 定 的 缩 放 并 不 改 变 视 盘 的 显 著 性 但 是 计 算 量 却 大 幅 减 少 了 为 了 验 证 基 于 视 觉 注 意 模 型 定 位 视 盘 算 法 的 有 图 视 盘 定 位 失 败 的 示 例 图 片 ("$-!+' 00$!'+!$++% 效 性 本 文 还 将 实 验 结 果 与 文 献 结 果 做 了 比 较 对 比 结 果 如 表 表 视 盘 定 位 检 测 率 及 运 行 时 长 对 比 '(% 方 法 检 测 个 数 检 测 率 B@ 运 行 时 长 B ' % - %! 与 方 法 对 比 本 文 的 检 测 率 略 低 但 是 运 行 时 长 明 显 提 高 其 每 张 图 片 的 平 均 处 理 时 间 为 本 文 方 法 平 均 每 张 图 片 的 视 盘 定 位 时 间 为 反 映 视 觉 注 意 机 制 能 有 效 减 少 图 像 的 计 算 量 和 复 杂 度 因 为 本 文 只 利 用 了 视 盘 的 颜 色 亮 度 方 向 三 个 特 征 进 行 特 征 整 合 对 于 一 些 病 变 较 大 图 像 较 暗 视 盘 不 显 著 的 图 像 而 言 利 用 视 觉 注 意 机 制 无 法 生 成 有 效 的 显 著 性 图 致 使 检 测 率 低 于 文 献 视 盘 是 眼 底 血 管 的 交 汇 点 这 是 定 位 视 盘 一 个 很 重 要 的 特 征 未 来 如 果 能 进 一 步 加 入 血 管 特 征 的 判 断 将 会 进 一 步 提 高 本 文 视 盘 定 位 的 检 测 率 进 一 步 在 % ' 眼 底 图 像 数 据 库 上 检 验 了 视 盘 分 割 算 法 的 准 确 率 按 照 提 出 的 视 盘 分 割 算 法 进 行 了 视 盘 分 割 实 验 结 果 表 明 提 出 的 算 法 不 仅 分 割 准 确 性 较 其 他 算 法 高 而 且 对 于 一 些 视 盘 边 界 模 糊 有 较 大 病 变 干 扰 的 视 盘 也 能 很 好 的 分 割 效 果 图 示 例 了 部 分 眼 底 模 糊 病 变 较 大 的 视 盘 的 定 位 和 分 割 结 果
科#学#技#术#与#工#程 "%!" 卷 将整合更多眼底特征$ 同时利用血管交汇点特性辅 助判断视盘$进一步来提高检测精度' 视觉注意模 型为眼底视盘快速定位和分割提供了一种新的方 法$有效减少了图像的计算量和复杂度$具有很好的 应用潜力' 参 考 文 献!#赵圆圆$张东波$王#颖 眼底图像中视盘的平滑滤波与 Z:模 型分割 光学技术$%&!L%L&"'# &"%L!"$& # W1 YB B $ W1 = T $ b Y ID 7 F E E ] 1 E 1 7 Z:E 7 ID 0 1 $ %&!L% L&"'# &"%L!"$& AB %#郑绍华$陈#健$潘#林 基于定向局部对比度的眼底图像视盘 检测方法 中国生物医学工程学报$%&!L%$$"$# &%)K!%K' # W1 +1 1B $ Z1 S $ > VID 7 7 E T 7 7 Z1 S B a $ %&!L%$$"$# &%)K!%K' E 7 8 图!&#视盘不明显情况下正确定位及分割结果示例 @!&#Z 7 E 7 T^ B 1 7 F $#邹北骥$张思剑$朱承璋 彩色眼底图像视盘自动定位与分割 光学精密工程$%&!"%%$"L# &!!)(!!!K" $ W1 +U $ W1B Z1 1 JB E 7 # W B a U E D 7 F B7BE ID 7 > 实验中发现某些视盘周边也出现比较大的亮区 干扰$视盘边界不如病变亮度的边界梯度大$造成视 盘分割时出现错误$ 导致最后提取的视盘边界为病 变区域的边缘$如图!! 所示' 但是这样的图片非常 少见' 所以总体而言$!$ 节提出的视盘分割算法 是有效且可行的' 8 $ %&!"% %$"L# &!!)(!!!K" L#赵圆圆$张东波$刘#茂 采用局部搜索的快速视盘检测方法 光电工程$%&!L%L!"$# &%)!$L # W1 YB B $ W1 = T $ VB [ @ D 7 7 T 1 ID 8 $ %&!L% L! " $ # & %)!$L "#@ 1[$\ 8$ PB -J= D 7 E TE E E 7 ^ B B 8880 [ 7 i E $ %&&L% %$"!&# &!!)K!!!K" '#JT7 F Y B JJG$ \1 ] 1 JW$ JT7 P 1E \1 E JJ+ID 7 7 E E 7 7 B7BE T E ^ 7 E 1 7 888 0 [ 7 i E $ %&&)%%("!# &!!!!) T +$ Z [ c$f + E 1 D (#= b$ S 图!!#视盘错误定位及分割结果示例 @!!#+ ED B 7 E 7 7 F B7BE B 7 D ^ E D1 D D 1Z EDB a 7 [ 7 $%&!&%L&"%# &!%L!!$( )#+ 1 [=$ + 1 <=$ 8 ] Z$ F JB E 7 E D 7 B7BE > 7 %&!L i 888!& 1 i Z ABBE + > 7 i JDD " Z+>J# $ 8"结论 cb VBEDB $ [ &i 888$ %&!L&!L"!!"& K#< E1 c$:u F1c$S cj$f \ B E7 视盘定位和分割对于眼底病变诊断具有重要意 E B7BE B D ^ P 1S B JDD 7 义$本文实现了视盘的自动定位及分割过程' 基于 + $ 8 7 0 1 $ %&!%% L"%L# &"L"K!"L'$ 人类视觉系统原理$ 提出采用视觉注意模型实现视!&#Z1 S $ VB S_B Y$ F +BD DX T 7 D 7 数据库的 盘的快速定位和分割的方法并在 [! %&& 幅眼底图像上进行了实验$算法首先采用视觉 7 7 D BD E B E 888 0 [ 7 i E $ %&!$%$%"'# &!&!K!!&$%!!#i -V$c 1 Z$< TB8JE 7 T 7^ B 注意模型实现视盘的定位$ 在定位区域采用极坐标 D7 8880 > J 7 [ 变换提取视盘亚像素边缘' 实验表明$ 相比于以往 1i $!KK)%%&"!!# &!%"L!!%"K 算法$在达到相同定位精度要求下$ 本算法耗时更 少$效率更高' 实验过程中发现出现少量漏检图像$ 主要是因为眼底曝光不足$或者眼底出现病变$未来!%#V-WZ$ i -V+ 7 B 7 E 8880 i E > $%&!!%%& "( # & %&!(!%&%K!$#i -V$ c 1 ZZ EDB E 7 ^ B < B
期 柯 鑫 等 基 于 视 觉 注 意 机 制 的 眼 底 图 像 视 盘 快 速 定 位 与 分 割 ' 周 伟 关 键 高 分 辨 率 遥 感 图 像 感 兴 趣 目 标 的 提 取 算 法 光 电 工 程 > $ $:+'$+"-0'+$'"+ 0+'+ " '!+ '- +"-$"'#1+!+'&"' "?!-$ 0+!+$!$+++$'%+ %'!#"'$!'+'# -$ '!"# '-$!$%0$+'+"'$+ +'# 0$++ "+#!"#! +"'&:+'$+"!"%0'+$!"-+'#$% "$ - +"E+'$+$!' 0 +"'$--+'#$% - + " ) "%$'$ & $' ++"+ + %$'# %"+$!0%-$""- '!"$! %"%+ + $% 0$+':+'$+ +)E&&&'$$+ %$! E-$"" E+8? -+$+$!- %!" 0$!$++$+' ' >$!+' +$'? %!+$!$++ $!!$'"$% '"+ 0-!+! 7+! +'% -+' $% E-$"%'+$%" $'+ +"' $% :+'$+ 0!+ $'$!$% $ $ '0! -+' $% E-$" %'+$%" " 8 %':!!$0$+ $% + %$% + "-+$+ 0'"!$-$'" E&&& '$$+ %$!E-$"" # %!+(( : (?& E> $"" =7"$"E-$" 8+% =7"$ E+++ 0- +"$% "+$!&$'+ $%-# 0 =7" $ '+# 0$%-" 0 =7"$!$+ $% "-+$+ 0 +%'##+ +-+'$%% %$" 0 +$! -!"##+0%-$"-$- 0$!$++ -!$+-$ $!#+-$ )!#!$+++$'"+ $-!:"" $!# 0+% +0%-$" ' $-+ % $% $!$++ - %!+ )!#!$+$% "-++%('+!# %0'+0%-$" '-$!% $ $ #'$-% % +:+'$+!'0$+'-$$+%0'+$! $!"$++# $% '+$+ 0$+'-$ 0'+'+"'$++"'$++$!#-$%0$!#!$+% #:+'$+ 0 0$++ +$!#-$0+'+$+'$+!"'$ 0!+' +'" $'% +% :+'$++:!%"!$' '%$+ $% 0$!#$'# ++"-+$+ 0+%E +$' '0#+'0'-$ 0+$!"'+-#+'$+$!% '%$+$$ +$'$# 0!$+ @ + -$ 0' +- %-$'% + +'$!"'+- +' $!"'+-$" $'$#$% '$+$! $% $$" % ++$! +0+' 0%-$"$!$++ - %!0$+'+"'$+ $!#-$:!: +'$+