1.一种基于字典学习的胃镜器官分类方法,其特征在于:所述方法包括如下步骤:步骤1:获取内窥镜拍摄的图像,由五类不同的胃镜部位组成;
步骤2:对获取的胃镜图像进行预处理,过程如下:
2.1提取出整张胃镜图的组织区,去除背景区;
2.2去除因内镜摄像头拍摄造成的亮斑和暗区,避免人工造成的纹理或颜色特征;
步骤3:提取图像的颜色特征和纹理特征,过程如下:
3.1在色相-饱和度-明度颜色空间下,采用颜色直方图算法提取图像的颜色特征,分别对色相、饱和度、明度三个通道的值进行量化,形成颜色直方图作为图像的颜色特征;
3.2在色相-饱和度-明度颜色空间的色相通道下,采用均匀局部二值模式算法提取图像的纹理特征;
步骤4:图像特征融合,如下:
归一化步骤3提取的两类特征并融合得到新的特征,同时保证最后的特征矩阵中每列表示每张图像的特征;
步骤5:分配训练集和测试集,如下:
将每类图像的特征集,分为训练集和测试集,从每类图像的所有特征集中,随机抽取一定的数量作为测试集,剩下的作为训练集,以保证训练的遍历性,避免过拟合情况发生;最后得到训练集 和测试集 T为五类训练集矩阵组成的元胞,Y为五类测试集合并的矩阵;
步骤6:训练字典:
对五类训练集分别进行K次奇异值分解字典学习得到五个字典,步骤如下:
6.1输入用于训练的特征集T;
6.2对于每类特征集,通过K次奇异值分解字典学习算法训练字典:其中,Tj为元胞T中的第j类训练集,Dj为第j类训练集对应的字典,Xj为第j类训练集在第j类字典下的稀疏表示系数,xi为稀疏表示稀疏矩阵的每一列元素,K为稀疏度,N为字典的原子数,j为器官类别数;
在使用K次奇异值分解算法的过程中,首先要赋予字典Dj一个初始字典,使用过完备的离散余弦变换字典,然后用正交匹配追踪算法求解在每类字典下的稀疏表示:其中,Tj为元胞T中的第j类训练集,Dj为第j类训练集对应的字典,Xj为第j类训练集在第j类字典下的稀疏表示系数,xi为稀疏表示稀疏矩阵的每一列元素,K为稀疏度,j为器官类别数;
6.3进行迭代更新,更新每一类的字典Dj,如果迭代次数小于设定的迭代阈值,那么返回
6.2,否则停止迭代,并得到最终训练所得的第j类字典Dj;
6.4重复6.2和步骤6.3,直到所有类别的字典全部训练完成,最终得到字典Dj组成的元胞步骤7:对测试集进行稀疏表示及重构,步骤如下:
7.1输入测试集矩阵Y和字典的元胞D;
7.2测试集Y分别在每类字典下进行稀疏表示:其中,Dj为第j类图像训练的字典矩阵,Y为测试集矩阵,Sj为测试集在每类字典下的稀疏表示,j为器官类别数;
解出得到五个稀疏系数矩阵组成的元胞
7.3估计的测试数据,由字典Dj与其对应的稀疏系数相乘,得到:其中,为在五类重构的测试数据组成的元胞,为第j类字典下重构的测试数据, 为测试集中第j类测试数据在第j类重构数据 中的值,j为字典类别数;
步骤8:构建均方误差分类器:同一类测试数据,对应五类不同的训练字典恢复的重构数据,计算各自的均方误差;在同类之间与异类之间会具有明显差异的均方误差,根据这种差异可以进行分类,将不同类别的器官区分出来。