[發明專利]一種適用邊緣破碎臟器造影的臟器實質分割方法及裝置

有效

• 申請號: 202010055593.7
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111260673B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 汪昌健;郭凌超;李方召
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G06T7/12
• 分類號: G06T7/12;G06T7/13;G06T7/168;G06T7/194
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 楊春穎

本發明提供了一種適用邊緣破碎臟器造影的臟器實質分割方法及裝置，通過以下方式實現：對輸入圖像進行二值化處理，然后進行平滑濾波處理；利用拉普拉斯算子對平滑濾波后圖像進行處理，選擇外側的邊界線作為臟器實質的候選輪廓；調整平滑濾波參數，至邊緣碎塊能夠包含在候選輪廓中；判斷圖像中是否存在其他臟器造成的孔洞；對臟器實質進行過零邊界檢測；確定候選輪廓線與過零邊界之間的像素距離；對臟器實質候選輪廓進行調整，得到臟器實質掩碼圖；根據臟器實質掩碼圖的背景區域，將原圖相應部分的灰度值設置為0，得到分割后臟器實質圖。本發明適用于邊緣完整或邊緣破碎臟器實質分割，能夠準確排除因其他臟器干擾導致的影像孔洞，分割準確性高。

技術領域

本發明屬于圖像處理領域，涉及一種臟器實質分割方法及裝置，特別涉及一種適用邊緣完整或邊緣破碎的CT影像臟器實質分割方法及裝置。

背景技術

CT照影是臨床進行臟器病變診斷的重要手段之一。利用圖像處理技術輔助CT影像分析，可以有效降低臨床診斷的工作量，減少誤判的概率。其中，臟器實質分割是利用計算機技術處理CT影像的關鍵步驟。影響臟器實質分割效果的因素主要有兩個部分：(1)臟器所在腔體的輪廓、臟器所在腔體的骨骼、肌肉、其他臟器以及CT機掃描床、噪聲等的干擾；(2)疾病引起的臟器實質邊緣不完整。

傳統的研究主要面向臟器實質邊緣完整的臟器CT影像，因此，其主要解決的是背景和噪聲消除問題，針對臟器實質邊緣不完整的CT影像研究還是空白。常用的臟器實質分割方法可以分成三類：閾值法，區域生長法和主動輪廓法。

閾值法利用CT影像灰度值在不同組織上的差異，通過確定灰度值的范圍，來識別臟器實質區域。這種方法簡單、速度快，但是，不同組織之間的灰度值差異并不是截然區分的，還是存在著交集的可能，因此，準確性較低，只能用于確定粗略的范圍。一種改進的閾值法，通過計算灰度值分布情況，確定區分不同組織區域的灰度值。雖然這種方法較之前的閾值法有所改善，但是仍然不能保證將不同區域截然區分。特別是臟器血管，會出現細節信息丟失的情況，而對于臟器間隔增厚的臟器CT影像，如肺間隔增厚的CT影像，還會導致病變區域細節信息丟失。

區域生長法首先在臟器實質區域中選擇合適的種子像素點，然后加入相鄰的值在確定的范圍內的像素點，如此反復不斷向外擴張，直至外沿找不到新的可以加入的像素點。使用該方法，需要滿足三個條件：(1)臟器實質區域應是連通的和完整的；(2)需要正確選擇臟器實質區域內的種子點；(3)需要準確確定臟器實質的CT值范圍。相比閾值法，區域生長法利用組織的連通性進行約束，對于連通完整的臟器實質，如果選取了合適的種子點，可以獲得較好的臟器實質分割效果。但是，一方面，部分臟器CT圖像受其他器官影響，會形成彼此分離的多個區域，這會增加種子點選取的難度；另一方面，大多數CT圖像都是源自臟器病變的患者，其典型的特征之一就是會出現局部脫離臟器主體部分的碎塊，無法保證臟器影像都是連通的完整的，這也導致該方法適用范圍受限。

主動輪廓模型利用能量函數計算初始輪廓的膨脹方向，通過尋找能量函數的最小值來找到臟器實質邊界。這種方法受初始輪廓和噪聲的干擾較大。因此，在臟器實質分割中，一般會在雙臟器之間的區域選擇初始輪廓，從臟器實質外部膨脹尋找臟器實質的邊緣。這樣可以避免臟器實質內部因血管和其他器官造影引起的干擾。但是，主動輪廓模型依然只對邊緣完整的臟器實質分割有效，利用該方法對邊緣碎裂的臟器實質進行分割，仍然會導致碎塊丟失、邊緣缺失的情況。