基于核磁共振图像的舌头轮廓自动提取方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102750549A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102750549A(43)申请公布日2012.10.24(21)申请号201210192957.1(22)申请日2012.06.12(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号(72)发明人魏建国宋婵党建武王宇光黄典冯新元(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人李素兰(51)Int.Cl.G06K9/62(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书55页页附图附图33页(54)发明名称基于核磁共振图像的舌头轮廓自动提取方法(57)摘要本发明公开了一种基于核磁共振图像的舌头轮廓自动提取方法，基于动态模型算法AAM，以发声器官的核磁共振图像MRI作为提取数据源，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、根据MRI图像进行开发集和评价集中的图像标注和数据集划分，步骤二、构建AAM模型，并且据此实现舌头轮廓的自动标注。与现有技术相比，本方法的有益效果首先是可以以较小的误差实现舌头轮廓提取，对后期的研究误差影响极小，可以忽略；其次考虑到我们需要处理的MRI图像数量非常大，所以利用构建AAM模型然后自动标注的方法提取舌头轮廓可以节省大量的时间和人力。因此采用这种方法对于我们进行一系列的语音研究具有非常重要的意义。CN1027549ACN102750549A权利要求书1/1页1.一种基于核磁共振图像的舌头轮廓自动提取方法，基于动态模型算法AAM，以发声器官的核磁共振图像MRI作为提取数据源，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、根据MRI图像进行开发集和评价集中的图像标注和数据集划分，具体包括以下操作：MRI图像序列由128帧图像构成，随机选择20帧图像作为开发集，另外再随机选取20帧作为评价集，每张图片上用31个标注点将舌体标注为一个紧密的封闭轮廓；步骤二、构建AAM模型，并且据此实现舌头轮廓的自动标注，具体包括以下操作：根据开发集中标注好的图像构建AAM模型，首先根据已经标注好的开发集中的图像来计算其平均形状和平均纹理；平均形状：平均纹理：其中，gi是开发集中图像i变形到平均舌头形状后，平均形状区域的灰度信息；每一个训练图像i的形状Si通过一个2n*1的向量来表示，这个向量包括了每个点的二维坐标x和y的值；Tsi=[x1i,x2i，...,xni,y1i,y2i，...,yni,]；并且在其形成过程中，输出包含形状和纹理自相关系数的向量bs和bg，并通过改进的主成分分析法将bs和bg合并成一个新的总变形系数c：b＝Tc其中，T表示在总变形系数c是和原始系数b之间的子空间转变的矩阵，用来表达。Ws表示平衡形状和纹理模型之间的差异的对角矩阵；通过得到的总变形系数c以及转变公式构造AAM模型得到所有测试集中图像上舌头的形状和纹理轮廓：S表示形状，g表示轮廓，表示平均形状，表示平均轮廓，Qs和Qg表示用于描述训练集中得到的变化模型的矩阵。2CN102750549A说明书1/5页基于核磁共振图像的舌头轮廓自动提取方法技术领域[0001]本发明涉及基于核磁共振成像技术的图像分析技术领域，特别是涉及一种利用计算机技术从了语音生成过程中舌头运动的核磁共振成像技术记录的高分辨率图像中动提取舌头轮廓的技术。背景技术[0002]言语是人类进行日常交流最重要的方式之一，是区别于地球上其它动物最重要的特征。相对于动物而言，人类具有一套非常灵活的发音器官，并且与大脑互相交互，从而能够使用语音声学信号来表达抽象的概念，实现各种交际目的。揭示人类的言语产生机制对于理解人类的言语功能和帮助言语障碍的人群具有重要意义。人类通过大脑的言语区进行规划，然后将言语控制命令以神经控制信号的形式传达给发音器官，发音器官通过在控制信号下协调运动来生成语音声学信号。人类发音器官（肺、声门、舌头、嘴唇、鼻腔等）的运动规律处于人类言语机制中间层，具有承上启下的重要功能。揭示发音器官的第一步就是获取、分析和研究发现发音器官的形态特征和动态特征。如今，各种成像技术和图像处理技术高速发展，为发音器官外观形态的获取和分析，提供了便捷，也为这方面的医学研究或者生物学研究提供了依据。[0003]当前比较流行的成像技术有核磁共振成像（MRI）技术、X射线（X-ray）成像以及超声图像成像技术等。这些成像技术各有利弊。超声图像可以快速记录人说话时舌头表面的运动轨迹从而得到人说话时舌头的运动，但是超声成像技术采集的舌头信息少、不精确，比如它只能记录中卫矢面的二维形状而且图像缺少了舌尖的运动信息。X射线成像把具有三维结构的人体拍摄成二维的平面图形，各种组织结构的影响必定相互重叠，而且X光对于人体有危害，目前没有多少机构采用X射线技术来记录人类的