[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

说明书

本发明提供一种基于改进凸包方法的肺结节辅助检测系统及方法，涉及计算机辅助检测领域。该系统包括肺轮廓分割、肺实质空洞填充及气管去除、肺边界修补、疑似候选结节分割、灰度共生矩阵构造、Haralick特征参数计算、Haralick特征集合构成和肺结节辅助检测8个单元；该方法包括：获取肺结节图像并预处理；对图像进行二值化分割；去除图像中非重点部分；修补边缘的凹陷；获取疑似候选结节区域并提取其特征值；判断特征值是否符合过滤条件；生成符合条件图像的灰度共生矩阵及Haralick特征集合；获得训练后的ELM诊断器；获得待诊断肺结节图像的风险概率。本方法能够有效改善肺结节患病风险预测的性能，辅助临床医生根据风险概率更好的为病人诊断，提高诊断的准确性。

技术领域

本发明涉及计算机辅助检测技术领域，具体涉及一种基于改进凸包方法的肺结节辅助检测系统及方法。

背景技术

目前，肺癌已成为死亡率最高的恶性肿瘤，主要是因为早期难发现，晚期难治愈。肺癌的早期表现形式是肺结节，得肺结节早发现，早诊断，早治疗的意义很大。临床上，肺结节的检测方法中最常用的是电子计算机断层扫描CT的影像学检测方法。但是随着CT技术的发展，所能检测到的肺结节越来越多，仅靠影像科医生的视觉观察来发现并诊断肺结节很困难。因此关于肺结节的患病风险预测系统具有很大的研究价值。

图像分割是计算机诊断进行后续处理的基础。医学图像分割的主要目的是将各种细胞、组织、器官和病变部位的图像与其他部位分割开来作为处理的对象或内容。肺部分割方法主要有基于阈值法的分割、基于区域生长方法的分割和水平集方法的分割以及一些基于混合方法的分割，但是这些方法并没有有效的处理肺内外轮廓上的凸包形态。

由于与肺壁黏连的边缘型肺结节存在，以及与肺门处黏连的血管的存在，会导致分割后肺实质掩模的边缘出现凹陷，为了获得更加完整的肺实质，为了之后肺结节的分析和提取，需要对分割后的肺实质进行凹陷修补。肺实质的分割是为了后续肺结节的分割，而肺结节的分割提取，本质上是让肺内的肺结节与肺血管分开。因此，如何有效处理肺内外轮廓上的凸包形态，提高肺结节辅助诊断的准确率成为了急需解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于改进凸包方法的肺结节辅助检测系统及方法，采用改进的三层动态粒子群算法对生成的支持向量机核函数的参数进行优化，充分利用分布式计算环境，大大提高了模型的训练速度，并且支持多分类问题，广泛应用于工业生产、生活、服务等方面，例如故障诊断、销售系统、疾病诊断以及信贷评级等。

为了实现上述目的，一种基于改进凸包方法的肺结节辅助检测系统，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；