[發(fā)明專利]一種基于訓(xùn)練樣本優(yōu)化的骨骼抑制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410363852.7
• 申請日: 2014-07-29
• 公開（公告）號: CN104166994B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張國棟;吳海萍;郭薇
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11;G06T7/44
• 代理公司: 沈陽火炬專利事務(wù)所(普通合伙)21228
• 代理人: 李福義

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及成像技術(shù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種采用胸部x光圖像經(jīng)過特征提取得到的特征圖像與雙能減影產(chǎn)生的對應(yīng)骨骼圖像作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)的一種基于訓(xùn)練樣本優(yōu)化的骨骼抑制方法。

背景技術(shù)

肺癌是當(dāng)前對人類健康危害最大的惡性腫瘤之一。因為肺是人體內(nèi)部器官，多數(shù)肺癌在開始的時候只是在身體內(nèi)悄悄地生長，患者沒有任何感覺。當(dāng)患者因咳嗽、咯血及胸痛等臨床癥狀就診時，80％的患者已經(jīng)屬于中晚期，其中約75％的患者發(fā)現(xiàn)有轉(zhuǎn)移病灶的存在，治療預(yù)后較差。美國國立癌癥研究所統(tǒng)計資料顯示，如果癌癥患者Ⅰ期發(fā)現(xiàn)并治療，其五年生存率可達(dá)90％，而診斷治療發(fā)現(xiàn)在Ⅱ期以后，則五年急劇下降至20％以下。因此，肺癌的早期診斷與治療是提高肺癌患者生存率的關(guān)鍵。在對肺部疾病進(jìn)行診斷時，醫(yī)學(xué)影像檢查應(yīng)用十分廣泛，它是肺癌早期檢測的重要手段。隨著醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的飛速發(fā)展，形成了x線診斷學(xué)、計算機(jī)斷層掃描成像(CT)、核磁共振成像(MRI)、超聲、核醫(yī)學(xué)成像等。x線成像因為其輻射劑量小，價格相對便宜的優(yōu)勢成為胸部疾病的影像診斷的主體，然而，在胸部x光圖像中，約有12％-90％的可見肺結(jié)節(jié)(潛在肺癌病灶)患者會被放射科醫(yī)生漏診。其中，82％-95％的漏診結(jié)節(jié)位于圖像中肋骨或鎖骨結(jié)構(gòu)遮擋區(qū)域。因此，肺組織和胸部骨骼重疊區(qū)域就成為胸部X光圖像病變診斷的檢查盲區(qū)。雙能減影(Dual?Energy?Subtraction,DES)是在數(shù)字胸部x線攝影基礎(chǔ)上發(fā)展的一種較新的成像技術(shù)。DES技術(shù)根據(jù)骨骼與軟組織對X線光子能量衰減方式不同，以及不同原子量物質(zhì)的光電吸收效應(yīng)差別，利用數(shù)字?jǐn)z影將兩種吸收效應(yīng)的信息進(jìn)行分離，選擇性去除骨骼或軟組織的衰減信息，進(jìn)而獲得胸部X光圖像、軟組織圖像及骨骼組織圖像。DES技術(shù)能夠消除骨骼區(qū)域?qū)Ψ尾坎≡畹恼趽?，達(dá)到提高肺部疾病診斷性能的作用。

雖然DES成像技術(shù)能夠更清晰的顯示肺內(nèi)病灶，但患者受到的放射線劑量卻顯著增加。對于成像質(zhì)量相近的DES與普通胸部X光(Digital?radiography,DR)圖像，被檢者的放射線吸收劑量存在顯著差異，且DES的吸收劑量明顯高于DR。

國內(nèi)對胸部X光圖像的計算機(jī)后處理研究主要集中在圖像增強(qiáng)、肺區(qū)域分割及肺結(jié)節(jié)檢測等方面，目前研究主要集中在肋骨分割。但是，由于肋骨結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且重疊的部分較多，肋骨的準(zhǔn)確分割較為困難，效果并不理想。國外一些學(xué)者利用胸部X光圖像對骨骼區(qū)域的形狀及灰度進(jìn)行估計，以實現(xiàn)骨骼抑制，達(dá)到生成無骨骼遮擋的軟組織圖像的目的。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種采用胸部x光圖像經(jīng)過特征提取得到的特征圖像與雙能圖像產(chǎn)生的對應(yīng)骨骼圖像作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)，通過Q型因子分析對訓(xùn)練樣本優(yōu)化，再利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立回歸模型的一種基于訓(xùn)練樣本優(yōu)化的骨骼抑制方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為一種基于訓(xùn)練樣本優(yōu)化的骨骼抑制方法，其步驟如下：

步驟一：根據(jù)圖像灰度與形狀信息的對肺區(qū)進(jìn)行分割；

步驟二：采用B樣條小波變換和2-jet進(jìn)行特征提取，提取有效描述不同尺度骨骼的特征圖像；

步驟三：使用Q型因子分析法對樣本進(jìn)行處理，其過程如下：

1、對大樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；

每幅特征圖像有p個特征，每個特征得到n個樣本，組成數(shù)據(jù)矩陣X，其表示如下：