[發明專利]基于形狀和橢圓擬合的胃部CT圖像淋巴結檢測系統及方法

有效

• 申請號: 201310029914.6
• 申請日: 2013-01-25
• 公開（公告）號: CN103150723A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 劉芳;瞿秋薏;李玲玲;焦李成;郝紅俠;戚玉濤;周治國;薛海珍;尚榮華;馬晶晶
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，特別是涉及醫學影像處理，可用于醫學影像的淋巴結檢測及其輔助診斷。

背景技術

近年來醫學影像技術發展迅速，使臨床醫生對人體內部病變部位的觀察更直接、更清晰，確診率也更高。計算機輔助診斷CAD技術被稱為醫生的“第二雙眼睛”，主要研究如何通過圖像處理技術對這些醫學影像信息進行有效的處理，輔助醫生的診斷甚至進行手術規劃，具有重大的社會效益和廣泛的應用前景。醫學圖像處理技術作為計算機輔助診斷的關鍵不斷發展，各學科的交叉已是必然的趨勢，但其中還有很多問題亟待解決，特別是隨著遠程醫療的蓬勃發展，對醫學圖像處理與分析提出的要求也越來越高，所以進一步研究醫學圖像處理與分析具有十分重要的意義。

目前的醫學影像研究主要為乳腺X線影像，肝部CT影像，由于胃部CT影像包含內容較為復雜，所以對于胃部CT影像的研究仍處于初期階段。2000年全球新發胃癌病例87.6萬，死亡64.6萬，死亡率位居第二，其中新發病例35％在我國統計數據表明，胃癌占全部惡性腫瘤死亡的23.2％，在惡性腫瘤死亡率中位居第一位，所以對胃部CT圖像的研究具有十分重要的意義。現有胃癌的診斷與治療手段包括傳統根治手段、腹腔鏡手術、內鏡切除手術等，醫生在術前一般需要先對病人的CT影像進行初步的診斷，通過發生癌變的淋巴結數目以及大小等信息判斷病人的N分期，然后依據判斷結果進行手術。而依據醫生的臨床經驗，淋巴結一般只存在于脂肪組織中且連續出現在2~18幀之間，其他臟器如肝臟、胰臟、血管等在檢測淋巴結時都屬于影響醫生判斷的冗余信息，因此，研究計算機輔助技術檢測胃部CT圖像的淋巴結具有很大的應用需求。

發明內容

本發明的目的在于針對胃部CT影像所含信息復雜的問題，提出一種基于形狀和橢圓擬合的胃部CT圖像淋巴結檢測系統及方法，通過計算機功能模塊檢測出胃部CT圖像中的淋巴結，以避免因人為因素導致的漏檢問題，準確檢測出胃部CT圖像中的淋巴結。

為實現上述目的，本發明提供基于形狀和橢圓擬合的胃部CT圖像淋巴結檢測系統，包括：

預處理模塊1，用于對待檢測圖像進行初步處理，即去掉胸腔以外的區域以及標記胸腔最外層區域帶，得到預處理后的圖像；

感興趣邊界點檢測模塊2，用于對預處理之后的圖像做進一步的處理，即從左到右，從上到下，使用半徑為r=15的圓形算子探測每個邊界點是否為感興趣邊界點；

邊界橢圓擬合模型3，用于對感興趣邊界點組成的每條感興趣邊界進行最小二乘橢圓擬合，得到類橢圓邊界的閉合區域，并為閉合區域賦予區域標簽；

區域合并模塊4，用于合并歧義區域，確定橢圓相交導致的歧義區域，即若某個像素或區域的標簽個數大于等于2則說明該像素或區域為歧義區域，計算歧義區域與相鄰非歧義區域之間的差異，并將歧義區域與其相似度大的相鄰非歧義區域合并；

淋巴結跟蹤提取模塊5，用于在序列疑似淋巴結圖像上逐幀對每一個疑似淋巴結進行窗口特征匹配跟蹤，得到序列圖像上所有待匹配目標出現的起始幀和結束幀，并完成淋巴結的標記提取。

為實現上述目的，本發明基于形狀和橢圓擬合的胃部CT圖像淋巴結檢測方法，包括：

預處理步驟，對待檢測圖像進行初步處理，即去掉胸腔以外的區域以及標記胸腔最外層區域帶，得到預處理后的圖像；

感興趣邊界點檢測步驟，對預處理之后的圖像做進一步的處理，即從左到右，從上到下，使用半徑為r=15的圓形算子探測每個邊界點是否為感興趣邊界點；

邊界橢圓擬合步驟，對感興趣邊界點組成的每條感興趣邊界進行最小二乘橢圓擬合，得到類橢圓邊界的閉合區域，并為該閉合區域賦予區域標簽；

區域合并步驟，對歧義區域進行合并，確定橢圓相交導致的歧義區域，即若某個像素或區域的標簽個數大于等于2，則該像素或區域為歧義區域，計算歧義區域與相鄰非歧義區域之間的差異，并將歧義區域與其相似度最大的相鄰非歧義區域合并；

淋巴結跟蹤提取步驟，在序列疑似淋巴結圖像上逐幀對每一個疑似淋巴結進行窗口特征匹配跟蹤，得到序列圖像上所有待匹配目標出現的起始幀和結束幀，并完成淋巴結的標記提取。

所述淋巴結跟蹤提取步驟包括：

（1）疑似淋巴結匹配計算子步驟：

計算序列疑似淋巴結圖像上的每一個待跟蹤疑似淋巴結在下一幀圖像內的匹配目標，將待跟蹤疑似淋巴結記作O，以該疑似淋巴結O為中心，7為半徑的圓確定一個圓形窗口區域，并將該區域內所包含的待關聯疑似淋巴結的集合記作Ω(O)，從Ω(O)中選取待跟蹤疑似淋巴結O的匹配目標；