[发明专利]基于改进区域生长算法测量三维重建肝脏模型体积的方法

权利要求书

1.一种基于改进区域生长算法测量三维重建肝脏模型体积的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

1）、CT图像预处理；

2）、设置感兴趣区域，拟蒙特卡罗方法选择种子点；

3）、分割肝脏区域；

4）、分割图像后处理；

5）、肝脏三维重建；

6）、设置包围盒，并对三角面片法向量一致性调整；

7）、三角面片投影，求五面体体积累加和，得到体积数据。

2.如权利要求1所述的基于改进区域生长算法测量三维重建肝脏模型体积的方法，其特征在于，具体为：首先使用拟蒙特卡罗方法对传统的区域生长算法中的种子点选取与生长准则进行改进，并用改进后的区域生长分割方法对腹部CT图像进行分割来提取肝脏区域；其次利用分割出来的二值图像进行三维重建得到只有表面网格的三维重建肝脏模型并对模型进行封闭；最后设置规则的方形包围盒，包围盒的最底面设置为投影平面，计算重建模型上具有正负方向法向量的三角面片与其在投影平面上的投影所围成的五面体体积，最终计算出所有五面体体积的代数和就是肝脏模型的体积。

3.如权利要求2所述的基于改进区域生长算法测量三维重建肝脏模型体积的方法，其特征在于，具体步骤为：

第一步：使用非线性映射方法提高腹部CT图像中肝脏区域的对比度，在肝脏区域内交互地设置一个矩形区域，即感兴趣区域ROI；

第二步：使用拟蒙特卡罗方法在ROI内分布随机点，然后筛选合适的种子点；

第三步：区域生长采用四邻域方法进行生长，通过像素点的灰度值与梯度值的变化来对生长准则进行设定，首先使用Robert算子来计算感兴趣区域内的平均梯度值当区域生长算法判断某一个像素是否满足生长条件时，如果该像素灰度值满足如下公式，那么该像素包括在生长区域内，否则判断下一个像素；

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其中，a为调控参数；

第四步：使用改进的区域生长算法对连续的腹部CT图像进行分割得到肝脏区域，然后进行后处理得到连续肝脏区域二值图像；

后处理步骤包括：根据形态学方法对图像进行空洞的填充，使用canny算子获取较好的肝脏轮廓图像，然后用flood-fill算法对肝脏轮廓图像进行填充，最终得到具有较光滑轮廓的肝脏图像；

然后对这些分割的肝脏图像使用经典的Marching Cube算法进行三维面绘制重建，由于本方法是针对封闭的三维重建模型进行体积测量的，所以重建后的模型会存在一些空间上的表面孔洞，需要对重建后的模型进行表面孔洞的修补，这样就可以得到封闭的只具有表面三角网格的肝脏模型；

第五步：首先，根据该重建肝脏模型空间坐标距离设置一个规则的长方形包围盒，并且把包围盒的最底面设置为投影平面Z，其法向量为N；这个包围盒的六个面可以通过人工交互来改变包围盒的大小，以便于进行肝脏局部体积测量；

其次，由于重建过程中三角面片法向量方向不是统一的，方向内外不一致；所以需要遍历整个肝脏模型的表面三角面片，对三角面片的法向量进行一致化调整：

1）、获取一个初始三角面片ΔABC法向量n，作为初始法向量；

2）、遍历与ΔABC相邻的三角面片的法向量n_i，如果n*n_i<0，则n_i与n方向相反，那么就改变法向量n_i的方向，与n方向一致；如果n*n_i>0，则n_i与n方向相同，继续进行遍历调整；

3）、对法向量一致化后的三角面片进行分类：第一类三角面片为其法向量与投影平面Z的法向量内积大于0的；第二类三角面片为其法向量与投影平面Z的法向量内积小于0的；第三类三角面片为其法向量与投影平面Z的法向量内积等于0的；

第六步：通过对包围盒进行交互来对内部模型进行截取，进行局部区域的体积测量；

第七步：对肝脏体积进行计算，通过把三角面片投影到投影面上组成一个五面体，计算分类后的五面体体积累加和，然后求差计算。