[發明專利]基于低秩分解的胃部CT圖像淋巴結識別系統和方法

有效

• 申請號: 201410060322.5
• 申請日: 2014-02-21
• 公開（公告）號: CN103839048B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 劉芳;李玲玲;方園;焦李成;郝紅俠;戚玉濤;王小濤;馬晶晶;尚榮華;于昕
• 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;G06T7/60
• 代理公司: 西安智萃知識產權代理有限公司61221
• 代理人: 李東京

1.一種基于低秩分解的胃部CT圖像淋巴結識別系統，其特征在于：包括：

單幀目標提取模塊，用于在序列圖的每一幀上提取出疑似淋巴結，并對所有疑似淋巴結構造局部自適應窗口；

與單幀目標提取模塊鏈接的局部自適應窗口排序模塊，用于對序列圖上的所有疑似淋巴結的局部自適應窗口依據面積排序；

與局部自適應窗口排序模塊鏈接的低秩跟蹤模塊和區域重疊跟蹤模塊，其中，低秩跟蹤模塊用于對大疑似淋巴結在局部區域構造觀測矩陣，利用低秩模型進行矩陣分解，得到背景序列和前景序列，在背景序列中快速確定序列首尾幀位置，并對首尾幀位置進行細微調整，最后基于首尾幀和當前幀的區域面積變化來進行淋巴結的判斷，區域重疊跟蹤模塊用于對小疑似淋巴結通過區域重疊匹配跟蹤來得到小疑似淋巴結的完整跟蹤序列，然后對于長序列依據面積和位移特征識別血管，對于短序列依據面積變化識別淋巴結；

與低秩跟蹤模塊和區域重疊跟蹤模塊鏈接的結果輸出模塊，用于將識別出的結果在原序列圖上標注輸出。

2.根據權利要求1所述的基于低秩分解的胃部CT圖像淋巴結識別系統，其特征在于：所述的單幀目標提取模塊依次包括：

預處理子模塊，用于對初始圖像進行預處理，去掉無關區域，得到預處理圖；

與預處理子模塊鏈接的基于最大類間方差的多閾值分割子模塊，用于將預處理圖分為4類，得到背景圖，脂肪圖，臟器淋巴結圖，高亮圖；

與基于最大類間方差的多閾值分割子模塊鏈接的區域特征計算子模塊，用于對臟器淋巴結區域圖中的每一個區域R，計算區域面積A，區域浸潤于脂肪區域的浸潤率I，區域的圓形性E，區域的凹凸度C，其中，區域浸潤于脂肪區域的浸潤率I定義為區域R的外邊界與脂肪區域交集像素個數除以外邊界總像素個數，區域的圓形性E定義為區域質心到邊界的平均距離除以區域質心到邊界點距離的均方差，區域的凹凸度C定義為區域面積除以區域外接凸多邊形的面積；

與區域特征計算子模塊鏈接的疑似淋巴結提取子模塊，用于在臟器淋巴結圖中將同時滿足區域面積A＞5，區域浸潤率I＝1，區域圓形性E＞t1，區域凹凸度C＞t2的區域提出出來，得到待跟蹤的目標圖，其中t1由所有區域進行直方圖統計得到，t2取經驗值0.8；

與疑似淋巴結提取子模塊鏈接的局部自適應窗口構造子模塊，用于對疑似淋巴結以質心為中心，外接矩形為邊界構造局部自適應窗口。

3.根據權利要求1所述的基于低秩分解的胃部CT圖像淋巴結識別系統，其特征在于：所述的低秩跟蹤模塊包括：

觀測矩陣構建子模塊，用于以當前幀為中心在固定的局部區域向前向后各取長度為l的局部圖像構建觀測矩陣D，D＝[D_left,D_cur,D_right]，其中D_left由在當前幀向前連續取l幀，截取局部區域，拉成一列后構成，D_cur由將當前幀局部區域拉成一列復制cl份后構成，D_right由在當前幀向后連續取l幀，截取局部區域，拉成一列后構成，l取值15，cl取值30；

與觀測矩陣構建子模塊鏈接的基于低秩模型的矩陣分解子模塊，用于通過低秩模型對觀測矩陣D進行低秩分解，得到背景序列B和前景序列S，其中，所用的低秩模型為D為觀測矩陣；B是低秩的背景部分；β是像素的一元勢能；γ是不同像素之間的連接程度；K是反映背景的復雜程度；kl是像素的下標，一般選擇與第ij個像素相鄰的四個或是一圈八個；S是前景支撐，ε是一個圖結構，ε＝(V,E)，其中V是所有像素點構成的點，E為同在前景上的像素連接成的邊；

與基于低秩模型的矩陣分解子模塊鏈接的初始首尾幀確定子模塊，用于對背景序列B中計算每一列的方差，得到v＝[v_left,v_cur,v_right]，計算v_left中方差小于t的幀序號，將序號最大的標記為初始起始幀start，計算v_right中方差小于t的幀序號，將序號最小的標記為初始終止幀end；

與初始首尾幀確定子模塊鏈接的首尾幀調整子模塊，用于計算start附近3幀的 區域面積，選取其中最小的為調整后的起始幀start，計算end附近3幀的區域面積，選取其中最小的為調整后的終止幀；

與首尾幀調整子模塊鏈接的淋巴結識別子模塊，用于對跟蹤的疑似淋巴結依據首尾幀與當前幀的局部區域面積變化來判別其是否是淋巴結。