[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

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，特別是涉及醫療檢測系統，可用于醫學影像的淋巴結識別及其輔助診斷，具體涉及一種基于低秩分解的胃部CT圖像淋巴結識別系統和方法。

背景技術

胃癌是我國最常見的惡性腫瘤之一，2010年衛生統計年鑒顯示，我國胃癌的發病率和致死率都僅次于肺癌，位于第二位，每年我國新增胃癌病例有40萬之多，而每年由于胃癌死亡的人數在30萬，占所有惡性腫瘤死亡人數的23%，死亡率極高。臨床中，CT影像是胃癌診斷所依靠的一個主要工具。傳統意義上，醫生得到病人的CT切片后進行分析，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制定相應的手術方案，但是這種方式費時費力，而且結果非常依賴于醫生的專業水平和臨床經驗。近年來，隨著計算機技術的發展，使得我們可以通過計算機來對醫學影像進行處理，輔助醫生的診斷。對于胃部CT影像，我們從中最需要了解的是淋巴結的分布，大小等信息，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。

由于CT影像相比于乳腺X線影像等組織更為復雜，里面包含的組織多樣，各組織之間的邊界模糊，而我們感興趣的淋巴結相對其他組織非常小，這都給胃部CT影像的研究帶來了很多困難，目前對胃部CT影像的研究工作仍然處于初期階段。

西安電子科技大學申請的專利“無監督分割的胃部CT圖像淋巴結自動輔助檢測系統”(申請號：CN201310029539，公開號CN103106408A)公開了一種無監督分割的胃部CT圖像淋巴結自動輔助檢測系統，主要解決了胃部CT圖像中感興趣區域和疑似淋巴結區域自動獲取存在漏檢區域或遺留無關信息過多的問題。該系統的不足在于跟蹤所采用的質心跟蹤過于簡單，不能有效的跟蹤到所有提取出的疑似淋巴結，而且對于淋巴結的判別依賴于長度并不準確，同時也沒有進行淋巴結和血管的區分。

發明內容

本發明的目的在于針對現有的胃部CT淋巴結識別系統中目標跟蹤不準確以及淋巴結血管區分沒有區分等問題，提出一種基于低秩分解的胃部CT圖像淋巴結識別系統和方法，可以準確的完成目標的跟蹤并將淋巴結和血管區分開來。

為實現上述目的，本發明提一種基于低秩分解的胃部CT圖像淋巴結識別系統，

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。

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。

所述的低秩跟蹤模塊包括：