[发明专利]大鼠头部磁共振图像蒙特卡洛仿真模型的获取方法

权利要求书

1.大鼠头部磁共振图像蒙特卡洛仿真模型的获取方法，包括下述步骤：A、首先将图像分割为头皮、颅骨、脑脊液、脑灰质、脑白质这5种组织以及图像背景共6部分图像；B、然后将上述6部分图像分别赋以不同的灰度值；C、最后将6部分图像合并，得到蒙特卡洛仿真模型；其特征在于：所述步骤A具体包括以下步骤：

A1、颅骨组织分割：使用灰度阈值分割法对原始图像序列中的任意一张图像K0进行分割，并利用膨胀腐蚀算法获得颅骨组织和不连续的噪声部分；然后利用二值图像最大区域标记法去除噪声，即首先对图像不连续区域灰度值进行标记，然后计算各个标记区域的面积，其中面积最大的连续区域即为需分割的组织，将其像素标记为1，其他部分为噪声部分，其像素标记为0，得到颅骨图像K1；

A2、头皮组织分割：首先对颅骨图像K1利用边缘检测方法得到颅骨上边界的三维坐标集；根据得到的颅骨上边界三维坐标对原始图像K0进行二值化处理，其中颅骨外边界上方的区域像素赋为0，得到去除了部分头皮的图像K2；对图像K2利用窄带水平集方法提取包含脑脊液、脑灰质、脑白质的脑组织部分的边界，得到图像K3；对图像K3进行二值化处理，其中脑组织边界上以及边界内区域像素值赋为1，其他部分像素值赋为0，将处理后的结果与原始图像K0相乘，得到图像K4；利用算式K5＝K0-K4-K1得到新的图像，并利用膨胀腐蚀算法和二值图像最大区域标记法去除不连续的噪声部分，得到头皮图像K5；

A3、将原始图像K0去除颅骨部分和头皮部分，利用模糊聚类算法对图像进行分割，对分割出的脑脊液、脑灰质、脑白质这三部分分别赋以不同的灰度值，得到图像K6；

A4、对原始图像序列中的所有图像按照A1-A3步骤进行处理。

2.如权利要求1所述大鼠头部磁共振图像蒙特卡洛仿真模型的获取方法，其特征在于：所述步骤A1包含以下步骤：

A101、任意选取原始图像序列中的一张图像，手工标记出颅骨部分；

A102、根据以下方程求取当0.8≤S≤0.85时的灰度值I：

S=Σi=1IpiΣi=1Impi]]>

其中p_i是颅骨部分图像中灰度值为i的像素点个数，S为自定义的分割系数，I_m是颅骨部分图像中最大的灰度值；

A103、将步骤A102中求得的I值作为灰度阈值，利用灰度阈值分割法对所述图像K0进行分割；

A104、对步骤A103得到的图像中所有像素点按照以下公式赋以不同的灰度值M(i)：

其中i是步骤A103得到的图像中任意点的灰度值；

A105、选用大小为L×L的矩形模板对步骤A104得到的图像进行膨胀运算，其中L取值为2-5；

A106、对步骤A105得到的图像进行腐蚀运算，腐蚀模板为(L-1)×(L-1)的矩形；

A107、将步骤A106得到的图像中各连续区域分别赋以不同灰度值，同一连续区域中的所有像素点灰度值相同；包含像素点最多的灰度值所对应的连续区域即为颅骨部分；

A108、将颅骨部分中所有像素点灰度值设为1，其他部分像素点灰度值设为0，得到颅骨图像K1。

3.如权利要求1所述大鼠头部磁共振图像蒙特卡洛仿真模型的获取方法，其特征在于：所述步骤A2包括以下各步骤：

A201、对步骤A得到的颅骨图像K1，利用边缘检测算法求得颅骨的上边界三维坐标集(X，Y，Z)，其中图像序列中第1幅图像的左上角为原点，X轴正方向指向右侧，Y轴正方向指向下侧，坐标系为右手坐标系；

A202、根据下式将原始图像K0中坐标为(x，y，z)的像素点赋以相应的灰度值M(x，y，z)，得到图像K2：

A203、对图像K2利用下式定义的水平集算法提取脑组织，得到包含脑脊液、脑灰质、脑白质的脑组织边界的图像K3：

∂φ∂t=μ[Δφ-div(▿φ|▿φ|)]+λδ(φ)div(g▿φ|▿φ|)+vgδ(φ)]]>

其中，φ为水平集，t为时间，为边界指示函数，G_σ是标准差为σ的高斯核；λ为水平集曲线长度的权重，μ为内部能量权重，v为收敛驱动力权重；

A204、根据下式将图像K3中坐标为(x，y，z)的像素点赋以相应的灰度值M(x，y，z)，并将得到的结果与原始图像K0相乘，得到图像K4；

A205、根据算式K5＝K0-K4-K1得到新的图像；

A206、选用大小为L×L的矩形模板对步骤A205得到的图像进行膨胀运算，其中L取值为2-5；

A207、对步骤A206得到的图像进行腐蚀运算，腐蚀模板为(L-1)×(L-1)的矩形；

A208、将步骤A207得到的图像中各连续区域分别赋以不同灰度值，同一连续区域中的所有像素点灰度值相同；提取包含像素点最多的灰度值所对应的连续区域，即得到头皮图像K5。