[发明专利]一种基于改进凸包方法的肺结节辅助检测系统及方法

权利要求书

1.一种基于改进凸包的肺结节辅助检测系统，其特征在于，包括肺轮廓分割单元、肺实质空洞填充及气管去除单元、肺边界修补单元、疑似候选结节分割单元、灰度共生矩阵构造单元、Haralick特征参数计算单元、Haralick特征集合构成单元和肺结节辅助检测单元；

肺部轮廓分割单元：用于将肺部CT图像作为目标图像，采用自适应阈值的方法，进行最大类间方差法二值化分割，并将得到图像基于边界追踪的人体胸廓的分割方式进行分割，得到肺部轮廓图像；

肺实质空洞填充及气管去除单元：用于将提取轮廓后的肺部图像中较大的血管以及部分肺结节等结构去除，应用连通区域分析和形态学处理方法去除肺气管；

肺边界修补单元：用于修补分割后肺实质掩模的边缘出现的凹陷，获得更加完整的肺实质，包括肺掩模边界、角点、比对角点距离，得到肺部边缘点集，判断在轮廓曲线上两点之间的距离，进行循环插值连接；

疑似候选结节分割单元：通过完整的肺实质模板和包含肺结节的肺实质做图像对比操作，将包含肺结节的肺实质提取出来，并将确定肺结节和其他疑似候选肺结节中的组织成分进行甄别区分，完成假阳性肺结节的过滤；

灰度共生矩阵构造单元：用于将灰度处理后的目标图像在0°、45°、90°和135°四个方向上分别生成灰度共生矩阵，并计算灰度共生矩阵中各灰度值组合在目标图像上的概率，确定目标图像在0°、45°、90°和135°四个方向上的关于X的边缘概率密度矩阵、关于Y的边缘概率密度矩阵以及联合概率分布密度函数；所述X为二维坐标轴的横坐标，表示像素点在图像中的水平方向位置；所述Y二维坐标轴的纵坐标，表示像素点在图像中的垂直方向位置；

Haralick特征参数计算单元：用于根据目标图像在0°、45°、90°和135°四个方向上的各灰度值组合在目标图像上的概率、关于X的边缘概率密度矩阵、关于Y的边缘概率密度矩阵以及联合概率分布密度函数，确定目标图像在0°、45°、90°和135°四个方向上的Haralick特征参数，即目标图像在0°、45°、90°和135°四个方向上的角二阶矩值、灰度值的对比度值、相关性值、灰度值方差、逆差矩、均和值、熵和、方差和、熵、差值的方差、差熵、第一相关性信息测度、第二相关性信息测度；

Haralick特征集合构成单元：用于计算目标图像在0°、45°、90°和135°四个方向上的各个Haralick特征参数的特征均值和特征方差，根据得到目标图像的13个特征均值和13个特征方差，组成目标图像的Haralick特征集合；

肺结节辅助检测单元：用于将疑似候选结节的Haralick特征集合进行特征选择，并将结构输入到已通过LIDC-IDRI数据集训练的ELM模型中进行测试，得到候选疑似结节的检出率；

所述肺轮廓分割单元，包括目标图像预处理器、二值化分割器和胸廓分割器；

所述目标图像预处理器，用于在CT图像基于自动获取的图像均一化值的基础上进行窗宽窗位的调整，增强灰度特征的表现；

所述二值化分割器，用于基于最优阈值法二值化对预处理后图像进行二值化分割，得到人体胸廓粗分割模板；

所述胸廓分割器，用于基于边界追踪的人体胸廓分割法，去除图像下方CT床、衣物等非人体结构；

所述肺实质空洞填充及气管去除单元，包括肺实质空洞填充器和气管去除器；

所述肺实质空洞填充器，用于基于最大类间方差法的肺实质分割，利用自适应的阈值确定方法，按图像的灰度特性，将图像分成背景和目标两部分，从而获得去除空洞的肺实质图像；

所述气管去除器，用于应用连通区域分析和形态学处理方法去除肺轮廓图像中的气管部分；

所述肺边界修补单元，包括肺掩模边界获取器、肺轮廓角点检测器和改进凸包方法的肺边界修补器；

所述肺掩模边界获取器，用于基于边界追踪方法寻找两肺边界，获取肺轮廓的凸点集；

所述肺轮廓角点检测器，用于检测肺轮廓图中两肺中间与纵隔心脏相邻的尖点，记录为角点；

所述改进凸包方法的肺边界修补器，用于依据角点集在轮廓曲线上两点间的距离，对角点进行修补，顺次插值连接；

所述疑似候选结节分割单元，包括疑似图像预处理器、特征提取器和假阳性肺结节过滤器；

所述疑似图像预处理器，用于基于对比度S型增强和最大类间方差法，获取图像中符合结节形态特征的疑似候选结节区域；

所述特征提取器，用于计算每个区域的区域面积、区域周长、形心坐标、似圆度、长短轴比，得到疑似候选结节区域特征值；

所述假阳性肺结节过滤器，用于基于上述特征值，根据过滤条件阈值，对疑似结节区域进行假阳性过滤。