[發明專利]一種基于閾值水平集的腹部CTA序列圖像肝臟分割方法

在審

• 申請號: 202010523970.5
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111652890A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 曾業戰;鐘春良;廖苗;張丹;歐陽洪波
• 申請（專利權）人: 湖南工業大學
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11;G06T7/136;G06T7/187;G06T7/13;G06K9/62
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1.一種基于種基于閾值水平集的腹部CTA序列圖像肝臟分割方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1：調節腹部CTA序列圖像的窗寬和窗位到[200～800]/[100～500]范圍，將灰度值歸一化到[0,255]，預處理去除肋骨、腎臟和脊柱，得到圖像I_gray；

步驟2：基于解剖學知識選取第i張切片圖像I_gray作為初始切片，i為切片序號，i≥1，所述初始切片包含一個較大的肝臟連通區域；

步驟3：運用K-means算法將I_gray分成M類，M為[2～8]的自然數，選取與肝臟區域匹配的分類圖像作為第i張切片的肝臟初分割結果I_initial；

步驟4：統計I_initial邊緣像素的灰度信息，計算過程如下：

(1)提取I_initial邊緣，得到肝臟邊緣圖像I_edge，I_edge＝I_inital-I_initalΘB，其中Θ為腐蝕操作，B為結構元素，

(2)計算肝臟邊緣像素的灰度信息T_low，其中，β為[0 1]之間的系數；

步驟5：采用閾值水平集方法精確分割第i張切片的肝臟，計算過程如下：

(1)確定水平集演化速度函數F：F＝-(αD(I_gray)+(1-α)κ)，其中，α表示曲率項的權重系數，取值范圍為0～1之間的常數，D(I_gray)為演化曲線的傳播項，U和L為(0～255]之間的正數，分別代表目標區域灰度的上限和下限，κ為曲率，為水平集函數，

(2)初始化零水平集：綜合I_initial和形態學方法初始化零水平集，為避免初始演化曲面跨越肝臟邊界，對I_initial圖像進行腐蝕操作，得到腐蝕后的圖像I’_initial，I’_initial＝I_initalΘB₁，其中，B₁為半徑為r的圓形結構元素，r為[5～10]之間的整數，將I’_initial設置為零水平集函數；

(3)根據水平集演化方程更新演化曲線，其中，t為時間參數，實現基于閾值水平集的精確分割，并采用形態學方法填充孔洞和去除孤立小區域，得到切片i的最終肝臟分割圖像I_liver；

步驟6：為提高方法魯棒性，若當前切片的肝臟分割效果不佳時，轉到步驟3，更新閾值水平集參數T_low；

步驟7：利用相鄰CTA切片的灰度、位置和形狀相關性，將當前切片的分割結果用于相鄰切片的分割：令i＝i+1或i＝i-1，I_inital＝I_liver，重復步驟5到步驟7，通過迭代的方式分割剩余切片。

2.如權利要求1所述的一種基于閾值水平集的腹部CTA序列圖像肝臟分割方法，其特征在于：在所述的步驟5中，U優選為[200～255]之間的正常數。

3.如權利要求1所述的一種基于閾值水平集的腹部CTA序列圖像肝臟分割方法，其特征在于：在所述的步驟5中，根據肝臟分割結果的邊緣灰度信息T_low確定閾值水平集參數L，L＝T_low。