[發明專利]一種三維MRI腦部醫學影像彩色化方法

有效

• 申請號: 201810729679.6
• 申請日: 2018-07-05
• 公開（公告）號: CN109166157B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 曾憲華;陳坳珠
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G06T7/90
• 分類號: G06T7/90;G06T11/00;G06K9/62
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅;陳棟梁

本發明請求保護一種三維MRI腦部醫學影像彩色化方法，包括：提取多個方向的梯度特征以及原亮度信息；隨機選取原始三維MRI腦部醫學影像中的若干個體素點，利用所求特征屬性對切面上的體素點進行代表點的選擇；然后用流形學習方法對代表點進行維度約簡并盡量保持代表點之間的幾何結構并映射到彩色空間，根據體素點之間的相似性傳遞顏色信息，得到所選體素的顏色信息，由彩色化后的體素與其余未處理的體素之間的近鄰關系將顏色擴散到所有體素，由此得到彩色的三維MRI醫學影像。本發明能夠將三維MRI醫學影像數據實現彩色化，并保證同一區域位置的像素點在不同切面中顏色一致，同時突出影像區域結構，實現多角度的觀察彩色的三維MRI腦部醫學影像。

技術領域

本發明屬于醫學影像處理方法，結合基于密度峰值的層次聚類算法以及多平面多方向的特征融合對三維MRI醫學影像進行彩色化處理。

背景技術

先進的圖像處理和分析技術越來越多地應用于醫學。在醫學應用中，圖像數據被用來收集病人的成像過程的細節，無論是疾病的過程還是生理過程。醫學影像中所提供的信息已成為當今病人護理的重要組成部分。醫學影像的應用是復雜的，從一種形式到另一種形式的變化。醫學影像顯示了信息結構、器官和生理特征的信息。為了獲得高質量的醫學診斷圖像，圖像處理是必要的。醫療應用的圖像處理和分析的范圍是提高獲取圖像的質量，并以準確的方式從有效的醫學影像數據中提取定量信息。但卻依舊存在一些技術難點：1)現有的MRI醫學影像數據，大部分都是以灰度圖像呈現，但人眼對灰度的辨別力只有幾十階，而對彩色的一些細微差別卻較為敏感，予以灰度圖像顏色信息可以提高醫生對圖像的分辨；2)由于MRI醫學影像本身的復雜性，以及圖像的高質量，導致大規模的數據量使得一般適用于其他的數據處理方法，卻并不適用于醫學影像；3)通過計算機技術輔助對醫學成像設備得到二維斷層醫學圖進行三維顯示可以改善醫學影像的視覺效果，突出醫學影像特征，突出隱藏的病變部分，輔助醫生診斷。

基于上述這些問題，利用Nevitia算子提取原三維MRI腦部醫學影像中每個體素在三個平面上的多個梯度特征，全面考慮了每個體素在三維空間中不同切面上的信息；利用基于密度峰值的層次聚類來選著具有代表性的像素點來進行處理以降低數據規模同時將醫學影像的不同區域賦予不同顏色，使區域之間的區分度更加顯著；最后根據體素點之間的近鄰關系將顏色信息擴散得到彩色三維MRI醫學影像。

發明內容

本發明旨在解決以上現有技術的問題。提出了一種可以改善醫學影像的視覺效果的三維MRI腦部醫學影像彩色化方法。本發明的技術方案如下：

一種三維MRI腦部醫學影像彩色化方法，其包括以下步驟：

1)、對原始三維MRI腦部醫學影像進行預處理操作，提取影像中每個體素點在不同切面上的若干個方向的梯度特征；

2)、隨機選取位于原始三維MRI腦部醫學影像中的某一切片位置上的若干個體素點作為數據點，求出每個數據點的局部密度ρ_i，以及該數據點到具有更高密度的點的距離δ_i；

3)、對位于所選擇的切片中的所有體素點，利用基于密度峰值的層次聚類法建立自底向上的層次結構，結合數據點的密度信息(包括局部密度ρ_i、距離δ_i)確定所有層中各類族中的聚類中心體素點；

4)、將聚類中心體素點作為每一層的代表點，對最頂層的聚類中心點用流形學習算法進行維度約簡，得到高維代表點的3維坐標；

5)、將頂層聚類所得代表點的3維坐標變換到三維彩色空間，得到聚類中心體素點的彩色信息；

6)、根據聚類中心體素點與位于所選擇的切片中的其余非代表點體素之間的相似性關系，傳遞聚類中心體素點的顏色信息到位于該切面上的其余體素點；

7)、利用所選切面上已經具有顏色信息的體素與其余切面上未處理的體素之間的近鄰關系將顏色擴散到所有體素，由此得到一組具有顏色信息的體素點從而彩色化三維MRI腦部醫學圖像。