[發明專利]一種基于多層字典的腦磁共振圖像分割方法

在審

• 申請號: 201910068621.6
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN109886972A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 宋艷濤;錢宇華
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11;G06T7/136;G06T7/30;G06K9/62
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

1.一種基于多層字典的腦磁共振圖像分割方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取以待分割像素為中心的待分割圖像塊，在現有圖譜圖像中根據灰度相似性構建初始灰度字典，并在圖譜標記圖像中構造與初始灰度字典對應的標記字典；

指定初始灰度字典中任意的圖像塊為初始灰度字典第一圖像塊，初始灰度字典中其余圖像塊組成針對初始灰度字典第一圖像塊的灰度子字典，標記字典中與灰度子字典對應順序的圖像塊組成初始灰度字典第一圖像塊的標記子字典；使用灰度子字典對初始灰度字典第一圖像塊進行多圖譜表示，得到權重向量，使用該權重向量對標記子字典進行標記融合操作，得到新的圖像塊，對初始灰度字典中的每一圖像塊執行前述操作，生成中間字典的第一層；

再指定中間字典第一層任意圖像塊為中間字典第一層第一圖像塊，中間字典第一層中其余圖像塊組成針對中間字典第一層第一圖像塊的灰度子字典，標記字典中與灰度子字典對應順序的圖像塊組成中間字典第一層第一圖像塊的標記子字典；使用灰度子字典對中間字典第一層第一圖像塊進行多圖譜表示，得到權重向量，使用該權重向量對標記子字典進行標記融合操作，得到新的圖像塊，對中間字典第一層中的每一圖像塊執行前述操作，并迭代執行本步驟，構建多層次的中間字典；

將待分割圖像塊與初始灰度字典進行多圖譜表示，得到待分割圖像塊的初始權重向量，并將初始權重向量與標記字典進行標記融合，得到待分割圖像塊的初始概率圖像塊，將初始概率圖像塊輸入中間字典，逐層與中間字典的每一層進行多圖譜表示操作，得到權重向量后與標記字典進行標記融合操作，通過逐步更新權重向量，逐層優化概率圖像片直至它接近標記圖像片為止，最后得到的概率圖像作為最終的標記融合結果；

對得到的最終標記融合結果通過閾值進行二值化，確認待分割圖像中像素點為待分割目標或背景，最終得到整個待分割圖像的分割結果。

2.根據權利要求1所述的基于多層字典的腦磁共振圖像分割方法，其特征在于，在構建指定一組腦磁共振圖像的初始灰度字典和對應的標記字典的步驟之前，包括對初始灰度字典中的圖像和待分割圖像進行圖像預處理的步驟，具體包括：

對所有磁共振圖像及待分割圖像進行去腦殼操作；

對所有磁共振圖像及待分割圖像使用N4ITK算法進行偏移場校正；

對所有磁共振圖像及待分割圖像使用灰度歸一化，對圖像灰度進行調整；

對所有磁共振圖像都與待分割圖像進行配準，包括線性配準和非線性配準；

對所有磁共振圖像都與待分割圖像進行基于灰度相似性的篩選處理。

3.根據權利要求1所述的基于多層字典的腦磁共振圖像分割方法，其特征在于，待分割圖像經過中間字典的每一層處理后，得到的概率圖像通過閾值對概率進行二值化，二值化結果與預設閾值進行比較，若大于預設閾值，則作為待分割圖像的分割結果輸出。

4.根據權利要求3所述的基于多層字典的腦磁共振圖像分割方法，其特征在于，對概率圖像進行二值化，使用0.5作為閾值，當概率大于0.5時即認為該像素點為待分割目標；反之，當概率值低于0.5時認為該像素點為背景。

5.根據權利要求1所述的基于多層字典的腦磁共振圖像分割方法，其特征在于，標記融合操作的方式為非局部均值或者稀疏表示。