[發明專利]一種乳房三維圖像的分割方法和裝置

有效

• 申請號: 201210453753.9
• 申請日: 2012-11-13
• 公開（公告）號: CN103886571A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 姜孌;連燕云;李強
• 申請（專利權）人: 上海聯影醫療科技有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及圖像分割領域，尤其涉及一種乳房三維圖像的分割方法和裝置。

背景技術

乳腺癌是中老年女性最常見的惡性腫瘤，發病率和死亡率正逐年上升，而乳腺癌的療效更多地取決于病期，尤其在早期乳腺癌中導管原位癌的治愈率可達到95％以上，因此，對乳腺癌的早期檢測與診斷可以有效地提高乳腺癌的治愈率。在臨床中，磁共振圖像已經被廣泛地用于風險預測和乳腺癌早期診斷中，而計算機輔助診斷系統有助于提高放射科醫師對三維磁共振圖像閱片的準確性和效率。在基于三維磁共振圖像的計算機輔助診斷系統中，乳房組織的分割是第一個重要且具有挑戰性的工作。

在三維磁共振圖像中，不同掃描斷層以及相同掃描斷層中灰度和梯度分布的多樣性增加了乳房組織準確分割的難度。

針對三維磁共振圖像中乳房組織的分割，手動和需用戶輔助的半自動分割方法比較繁復、效率低、并且存在較大的觀察者之間和觀察者自身的差異。

目前在磁共振圖像中全自動的乳房組織分割方法還比較少，其中由于三維磁共振圖像中不同掃描斷層以及相同掃描斷層中灰度和梯度分布的多樣性，以及某些圖像具有較低的對比度，導致基于閾值的分割方法或者基于梯度檢測的分割方法不足以準確地分割出乳房組織。而基于模型的分割方法需要大量的訓練樣本去訓練模型以獲得較為準確地分割結果，而這些精準訓練樣本的獲取則是一項更艱巨和繁復的任務。

發明內容

本發明要解決的是現有乳房三維圖像的分割方法中手動和需用戶輔助的半自動分割方法比較繁復、效率低的問題。

為解決上述問題，本發明提供了一種乳房三維圖像的分割方法，包括如下步驟：(1)輸入所述乳房三維圖像，將所述乳房三維圖像轉換為二維圖像；(2)通過動態規劃方法獲取所述二維圖像中的目標邊界線，所述邊界線為所述乳房的外表面經過轉化后在所述二維圖像中的位置；

(3)基于所述二維圖像中的邊界線，重構所述乳房的分割結果。

上述所述一種乳房三維圖像的分割方法，其中，根據圖像的灰度、梯度和形狀特征建立所述步驟(2)中的動態規劃方法中的局部能量方程。

上述所述一種乳房三維圖像的分割方法，其中，根據圖像梯度建立局部能量方程，其公式表示為：

C(i)=dis(i,i-1)/max(dis)-g(i)/max(g)，

其中，i表示階段，所述階段為所述二維圖像的每一列，所述二維圖像通過螺旋掃描方法和極坐標轉換方法得到，所述二維圖像的每一列為通過所述螺旋掃描方法順序得到的射線，每一列上的像素點的灰度值為螺旋掃描方法順序得到的射線在三維空間中經過的體素的灰度值；C(i)為第i階段上點P(j)的局部能量；dis(i,i-1)表示所述點P(j)到第i-1階段上點Q(k)在第i階段上投影的距離；max(dis)表示所述二維圖像中所有距離中的最大值；g(i)表示第i階段上點P(j)的圖像梯度；max(g)表示二維圖像中所有點的圖像梯度的最大值。

上述所述一種乳房三維圖像的分割方法，其中，所述第i階段上的圖像梯度g(i)的優化過程如下：計算所述二維圖像中的第i階段上每個像素點的梯度；選擇所述二維圖像中第i階段上梯度值不為0的像素點；根據所述梯度值不為0的像素點，確定候選像素點。

上述所述一種乳房三維圖像的分割方法，其中，所述二維圖像中的第i階段上每個像素點的梯度通過其在垂直方向上的灰度中心差分方法得到。

上述所述一種乳房三維圖像的分割方法，其中，所述選擇所述二維圖像中第i階段上梯度值不為0的像素點包括：根據乳房的內部和外部特征，賦予圖像中由亮灰度變化到暗灰度所產生的梯度值為0，則其余的像素點即為所述梯度值不為0的像素點。

上述所述一種乳房三維圖像的分割方法，其中，所述確定候選像素點的過程包括：計算位于所述二維圖像中的梯度值不為0的某個像素點在垂直向上方向的M個像素點的灰度平均值，所述灰度平均值小于預先設定的閾值，則所述二維圖像中的梯度值不為0的像素點為保留像素點；根據所述保留像素點在所述二維圖像中在垂直方向上的位置，確定一個位于乳房內部的半徑參數r，去除在所述二維圖像中距離底邊小于r/4的保留像素點，則其余保留像素點為所述候選像素點。

上述所述一種乳房三維圖像的分割方法，其中，所述像素點的個數M的取值范圍為5-30。

上述一種乳房三維圖像的分割方法，其中所述閾值的取值范圍為5-25。

上述所述一種乳房三維圖像的分割方法，其中，所述重構乳房的分割結果包括如下步驟：