[發(fā)明專利]基于多投影圖像配準的肺結(jié)節(jié)檢測方法

有效

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• 申請日: 2013-06-13
• 公開（公告）號: CN103345740A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設計）人: 郭薇;張國棟;郭怡菲;姚慶;蔡詩雨
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽航空航天大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 沈陽維特專利商標事務所(普通合伙) 21229
• 代理人: 甄玉荃

1.基于多投影圖像配準的肺結(jié)節(jié)檢測方法，其具體步驟是：

一、候選結(jié)節(jié)的初始檢測與精確分割

（1）候選結(jié)節(jié)的初始檢測：采用圖像特征分析的方法對肺進行分割，首先，通過比較肺頂部及胸腔輪廓二階導數(shù)的第一個和第二個最小值來決定肺頂部及胸腔的左右邊界；然后，分別對肺的頂部、左側(cè)及右側(cè)輪廓線進行擬合，并最終確定胸腔輪廓；接著，使用邊界梯度分析方法確定右側(cè)縱隔的邊界，再從左側(cè)縱隔的中間區(qū)域開始，搜索邊界的起始點，進而搜索縱隔的左邊界，最后，分別對縱隔的左右邊界進行曲線擬合，胸腔輪廓與縱隔邊界之間的區(qū)域定義為肺區(qū)域；在增強后的圖像中，使用多閾值分割方法來獲得初始候選結(jié)節(jié)；最后，將兩尺度增強圖像多閾值分割處理后獲得的二值圖相加，相加后的圖像中像素的值為該像素在多閾值分割圖像中值為“1”的次數(shù)的總和。如果相加后圖像中某點的值大于等于3，則該點被定義為結(jié)節(jié)區(qū)域，否則為背景區(qū)域；

（2）基于動態(tài)規(guī)劃的候選結(jié)節(jié)分割

在進行精確分割之前，首先利用原始圖像中候選結(jié)節(jié)的中心位置生成待分割的小圖像，從候選結(jié)節(jié)的中心按照逆時針順序向外均勻的畫出長度為21像素的射線，將射線上的像素垂直地排列得到極坐標變換后的圖像，在極坐標變換時，采用雙線性插值算法來獲得極坐標圖像中像素點的灰度值，在極坐標變換后的圖像中，結(jié)節(jié)的邊界為一條近似水平的曲線，使用動態(tài)規(guī)劃方法快速、準確的確定，動態(tài)規(guī)劃方法確定的最優(yōu)邊界是由肺結(jié)節(jié)極坐標圖像中所有列上的像素點組成，這些點連接起來就構(gòu)成肺結(jié)節(jié)具有最小累積代價的最優(yōu)邊界，候選結(jié)節(jié)的累積代價是該邊界所有點局部代價的和，局部代價用來度量某一邊界點與其相鄰點的平滑程度及灰度變化的強弱；

二、候選結(jié)節(jié)的特征提取及分類：

（1）候選結(jié)節(jié)的特征提取：提取候選結(jié)節(jié)初始檢測區(qū)域與精確分割區(qū)域的灰度、形狀、紋理特征，及精確分割區(qū)域的對稱性及位置特征；

（2）特征選擇與分類：在利用特征對候選結(jié)節(jié)分類之前，對特征進行選擇，首先從特征集合中選擇一個特征，該特征使結(jié)節(jié)與假陽性結(jié)節(jié)的類間距離最大，接著，加入新的特征，使得兩類樣本的分離程度S達到最大，當S到達指定的閾值35時，特征選擇停止，此時，選擇的特征為具有最優(yōu)分類能力的特征；

三、候選結(jié)節(jié)的配準：投影角度的不同造成同一個候選結(jié)節(jié)在三張圖像中的橫坐標位置有偏移，根據(jù)成像原理及檢測誤差，在相鄰兩張投影圖像中尋找同一候選結(jié)節(jié)時，橫縱坐標的誤差容許范圍分別設定為30像素和5像素；

圖像配準主要有兩大類方法，基于灰度的方法和基于特征的方法；在基于灰度的配準方法中，基于互信息的方法被廣泛使用并具有較高的精度，互信息表明一個任意變量包含另一個任意變量信息的多少，用于衡量兩幅圖像中對應像素灰度值之間的統(tǒng)計相關(guān)性，互信息用熵來描述為：

I(A,B)＝H(A)+H(B)-H(A,B)

其中，H(A)和H(B)分別是待配準圖像A和B的熵，H(A,B)是它們的聯(lián)合熵，H=-ΣapA(a)log2pA(a),]]>H=-ΣbpB(b)log2pB(b),]]>H(A,B)=-Σa,bpAB(a,b)log2pAB(a,b),]]>互信息最大的兩個候選結(jié)節(jié)被認為來自同一目標。

先將PA圖像中檢測到的候選結(jié)節(jié)與3度圖像、-3度圖像中的候選結(jié)節(jié)進行配準，然后，將3度圖像中剩余候選結(jié)節(jié)與-3度圖像中剩余的候選結(jié)節(jié)進行配準，經(jīng)過以上的處理，就完成了所有候選結(jié)節(jié)的配準；

四、利用配準信息除去假陽性結(jié)節(jié):在候選結(jié)節(jié)配準后，如果一個候選結(jié)節(jié)在三張圖像中出現(xiàn)的次數(shù)大于等于2，則這個候選結(jié)節(jié)被作為“真實”結(jié)節(jié)而保留下來；否則，該候選結(jié)節(jié)被去掉。