[發明專利]一種基于腦腫瘤醫學影像的交互式三維分割方法

在審

• 申請號: 201611124279.X
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN108182687A
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 宋志堅;王滿寧;李文生;莊思奇;安涌
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11
• 代理公司: 上海元一成知識產權代理事務所(普通合伙) 31268
• 代理人: 吳桂琴

1.一種腦腫瘤醫學影像的交互式三維分割方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)根據對部分前景區域與背景區域作的標記，計算自適應的感興趣區域ROI(regionof interest)，并作二維GrowCut分割；

所述的前景區域為腫瘤區域，背景區域為非腫瘤區域；

2)利用對已分割圖像的腐蝕運算，獲取相鄰待分割圖像的二維GrowCut初始種子點，并作二維GrowCut分割，如此重復直至待分割圖像層全部分割完畢，以實現腦腫瘤的三維分割；

3)根據對待修正位置做的標記，迅速實現對自適應區域的三維分割結果作修正。

2.按權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1)中，包括：

(1)在腦腫瘤中間層圖像中對部分前景與背景區域進行涂抹標記，作為該層二維分割的初始標簽，其中：

①未被標記像素點的標簽值設為0，被標記為背景像素點的標簽值設為1，被標記為前景像素點的標簽值設為2；

②所有被標記為前景或背景的像素點，其在GrowCut算法中的強度值θ(θ∈[0，1])都被設為1，其余像素點的初始強度值θ都設為0；

(2)對待二維分割的圖像計算自適應感興趣區域ROI(region of interest)，包括以下步驟：

①遍歷圖像中被標記為前景或強度值θ為1的所有像素點，分別獲取它們橫、縱坐標的最小及最大值，得到一個矩形區域；

②獲取該矩形區域的中心(x_mid，y_mid)及對角線長度a，令

b＝max(K₁×a，minLength) (1)

其中，系數K₁的值為1.77；minLength為ROI邊長的最小值，其值為40；

則感興趣區域ROI被定義為以點(x_mid，y_mid)為中心，b為邊長，且在圖像范圍內的正方形區域；

(3)在ROI范圍內對圖像做GrowCut二維分割，其中，

①對ROI邊界處厚度為3像素范圍內的所有像素點設置背景標簽，其強度值θ＝0.9；

②對每次迭代，遍歷上次迭代過程中所有標簽值所發生變化像素點的8鄰域，對具有不同標簽值的鄰近像素點以比較各自強度值θ的方式來更新標簽值，從而達到分割的目的；

③為達到分割邊界平滑的效果，定義第t次迭代中像素點p的敵人數目為

其中，l為像素點的標簽值，點q為點p的8鄰域點；

若點p的敵人數目達到6個，則禁止點p攻擊其鄰域點，且其標簽值被強制設為最弱敵人的標簽值。

3.按權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2)中包括：

(1)對二維分割所得到的前景與背景圖像分別作二維腐蝕運算，將所得到的形態學運算結果傳遞給相鄰的待分割層，其強度值θ＝0.9，作為模擬對前景與背景區域的初始標記，并按權利要求2所述的方法對待分割圖像作二維GrowCut分割；其中，腐蝕運算采用的結構元素為圓，令countFG為待腐蝕運算的二維圖像中被標記為前景的像素點總數，則對標記為背景點的腐蝕半徑erosionRadiusBG定義為：

其中，系數K₂的值為0.04；minRadius為背景腐蝕半徑的最小值，其值為1；

對標記為前景點的腐蝕半徑erosionRadiusFG定義為：

其中，thisLayer為待分割層圖像的層號；midLayer為腫瘤中間層圖像的層號；halfRange為腦腫瘤總層數的一半；系數K₃的值為3；

(2)重復步驟(1)，直至腦腫瘤涵蓋的圖像層全部分割完畢。

4.按權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3)中包括：

(1)瀏覽每一層腫瘤切片的分割結果，并標記前景或背景，能夠迅速對自適應區域的三維分割結果做修正，其中：

①自適應感興趣區域ROI的定義方式與權利要求2所描述的方式類似，不同之處在于所遍歷的像素點更改為標簽值或強度值發生改變的像素點；

②對于每一次修正，其修正的圖像層數范圍可調整；

③先按照權利要求2所述的GrowCut分割方法對涂抹的圖像做二維修正，之后按權利要求3所述的三維分割方法對ROI內的圖像做三維修正；

(2)重復步驟(1)直至對三維分割結果滿意。