[发明专利]基于UNet网络的肺叶分割方法、装置及计算机可读存储介质

说明书

本发明提供一种基于UNet网络的肺叶分割方法、装置及计算机可读存储介质，涉及肺叶影像处理领域。所述肺叶分割方法包括：从影像输入设备获取肺部CT影像数据；对输入的肺部CT影像数据进行归一化处理；对处理后的影像数据利用2D UNet网络筛选出肺内区域和肺外区域，并将肺内区域作为肺区候选区域；对肺区候选区域利用3D UNet网络分割出五个肺叶掩膜区域，得到左上叶、左下叶、右上叶、右中叶以及右下叶的区域；对五个肺叶掩膜区域分别进行形态学处理，得到最终的肺叶分割结果；将肺叶分割结果存储在存储器中，或者输出并显示在显示器的屏幕上。本发明通过UNet网络实现快速、准确地提取肺叶，定位肺癌位置，为医生对肺癌的诊断治疗提供指导。

技术领域

本发明涉及肺叶影像处理的技术领域，尤其涉及一种基于UNet网络的肺叶分割方法、装置及计算机可读存储介质。

背景技术

随着CT的应用普及，为肺癌的早期筛查提供了便利。近年来的统计发现，肺癌的发病率越来越高，同时也是癌症致死率的首要原因，外科切除肺叶是治疗肺癌的首要方法。传统的肺叶分割算法一般是利用灰度信息寻找肺裂，再根据肺裂和其他的解剖学信息（气管和血管）提取出肺叶，这种方法不仅计算量大，而且很多肺裂由于疾病的影响，模糊不清，很难找全所有切片中的肺裂，造成肺叶提取困难。如何通过UNet网络实现快速、准确地提取肺叶，定位肺癌位置，为医生的诊断治疗提供指导成为业界的研究重点。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于UNet网络的肺叶分割方法、装置及计算机可读存储介质，旨在解决现有肺叶分割方法受限于个体肺部形态差异造成肺叶分割效率低且准确度低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于UNet网络的肺叶分割装置，包括适于实现各种计算机程序指令的处理器以及适于存储多条计算机程序指令的存储器，其特征在于，所述计算机程序指令由处理器加载并执行如下步骤：从影像输入设备获取肺部CT影像数据；对输入的肺部CT影像数据进行归一化处理；对处理后的肺部CT影像数据利用2D UNet网络筛选出肺内区域和肺外区域，并将肺内区域作为肺区候选区域；对肺区候选区域利用3DUNet网络分割出五个肺叶掩膜区域，得到左上叶、左下叶、右上叶、右中叶以及右下叶的区域；对五个肺叶掩膜区域分别进行形态学处理，得到最终的肺叶分割结果；将肺叶分割结果存储在存储器中，或者输出并显示在显示器的屏幕上。

优选地，所述对输入的肺部CT影像数据进行归一化处理的步骤包括：对输入的肺部CT影像数据进行预处理，将肺部CT影像数据的限定到[-1000，400]这个区间，然后归一化到[0，1]这个区间，以排除亮度较高的非肺部区域。

优选地，所述对五个肺叶的掩膜区域分别进行形态学处理的步骤包括如下步骤：去除五个肺叶掩膜区域外的区域，并填充五个肺叶掩膜区域的孔洞。

优选地，所述对处理后的影像数据利用2D UNet网络筛选出肺内区域和肺外区域，并将肺内区域作为肺区候选区域的步骤包括如下步骤：将肺部CT影像和肺区金标准图像均缩放到尺寸大小为[256，256]；将缩放后的肺部CT影像和肺区金标准图像输入到2D UNet网络分割出包括肺内区域和肺外区域的肺区图像；将2D UNet输出得到的肺区图像再缩放至原图大小，并对每层肺区利用半径为5个像素的大小进行膨胀；根据肺区大小提取肺部区域的边界框，并从边界框中提取肺区候选区域。

优选地，所述对肺区候选区域利用3D UNet网络分割出五个肺叶掩膜区域的步骤包括如下步骤：对肺部CT影像采用随机裁剪法得到尺寸大小为[128，128，64]，并经过随机变化、旋转、上下翻转、尺寸变化做影像增强处理；将肺区影像数据乘以处理过的肺部CT影像数据和肺区影像数据乘以肺叶金标准图像数据输入到3D UNet网络中对肺部CT影像进行肺叶分割；将分割出的肺叶图像还原至原图大小得到5个不同的肺叶掩膜区域。