[发明专利]基于二次三维区域生长的腹部器官分割方法

说明书

技术领域

本发明属于医学图像处理领域，涉及一种腹部器官分割方法，可用于腹部CT图像中，对感兴趣腹部器官如肝脏、脾脏和肾脏进行提取，以辅助临床医疗诊断。

背景技术

腹部器官的分割具有重要的理论价值和广泛的临床应用前景。从复杂背景中提取感兴趣器官是进行三维可视化的前提和基础。更重要的是，确定感兴趣器官的病变位置和区域有助于进行外科手术、放射性治疗等。医学图像的对比度低，边缘模糊，以及不同病人器官形状的不确定性，使得长期以来医学图像的分割大部分集中在人机交互水平，处理时间长，而且处理结果易受人为因素影响。因此，图像自动分割一直是医学图像处理的研究重点和难点。

John E.Koss等人1999年在《IEEE Transactions On Medical Imaging》杂志上提出利用Hopfield网络对图像的纹理特征进行聚类分割，分割得到的器官取决于Hopfield网络中指定的聚类数目。该方法需要多次迭代才能收敛，时间消耗大，得到的区域往往不连续。Hyunjin Park等人2003年在《IEEE Transactions On Medical Imaging》杂志上提出利用腹部器官的解剖学形态图谱对图像作配准，从而估计器官灰度值分布的高斯模型参数，并利用贝叶斯方法得到分割结果。该方法需要手工设置多个控制点，影响了方法的自动化。周永新等人2005年在《IEEE Transactions On Information Technology In Biomedical》杂志上提出了一种腹部器官的自动分割方法，该方法通过将图像和解剖学形态图谱做配准，并采用模糊连接分割来提取感兴趣器官。但解剖学图谱的建立需要用到大量的数据，也会花费大量的时间。意大利的Paola Campadelli等人在2007年IEEE会议上发表的论文《Automatic segmentation of abdominal organs from CT scans》中，提出了利用三维区域生长法进行腹部器官的自动分割。该方法能比较有效的提取出感兴趣器官，但是由于腹部器官的灰度值与其周围组织的灰度值很相近，使结果出现过分割现象；另外，该方法中各个感兴趣器官的分割是按其解剖位置从上到下依次进行的，上一个器官的分割结果直接影响后续器官的分割；而且对各个感兴趣器官分割的具体实施步骤也大不相同，缺少一个适用于所有感兴趣器官分割的统一框架，使得该方法缺少鲁棒性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种基于二次三维区域生长的腹部器官提取方法，以实现对感兴趣器官的准确分割，并有效地提高了腹部器官分割方法的鲁棒性。

为实现上述目的，本发明包括如下步骤：

(1)输入一套完整的DICOM格式腹部CT切片，读取每幅切片中的像素数据，得到一套切片图像数据；

(2)根据腹部CT成像特点，截取每幅切片图像数据中的身体区域，得到一套身体区域切片，并将这些身体区域切片按切片序号从小到大存成三维数据体D1；

(3)对三维数据体D1中的每幅身体区域切片，用二维高斯滤波器去除其噪声，得到去噪三维数据体D2；

(4)利用Canny算法提取去噪三维数据体D2中每幅切片的边缘，得到三维边缘数据体Y；

(5)根据腹部CT图像中感兴趣器官的解剖位置及其灰度值分布，确定三维区域生长的初始种子点，结合三维边缘数据体Y和初始种子点的灰度信息，确定三维区域生长的生长规则，根据已确定的初始种子点和生长规则，对去噪三维数据体D2进行第一次三维区域生长，得到生长后的三维数据体D3：

所述的确定三维区域生长的初始种子点，按如下步骤进行：

(5a)从去噪三维数据体D2中选取连续10幅包含感兴趣器官面积较大的切片，将这些切片作为种子切片；

(5b)根据感兴趣器官在腹部的解剖位置，在选取的种子切片中确定种子区域的范围，并根据感兴趣器官的灰度值分布，选取待定初始种子点；

(5c)对待定初始种子点进行三维形态学腐蚀，并提取每幅种子切片中的最大连通区域作为初始种子点；

所述的确定三维区域生长的生长规则，是将满足||g(x)-v||＜cσ的去噪三维数据体中的像素x标记为生长点，但对与三维边缘数据体Y对应的去噪三维数据体D2中的那部分像素不做标记，其中g(x)表示像素x的灰度值，v表示初始种子点的均值，σ表示初始种子点的标准差，c为控制常数；

(6)采用三维形态学开运算，提取生长后的三维数据体D3的三维形态学边缘D4；