[发明专利]一种基于脑肿瘤医学影像的交互式三维分割方法

权利要求书

1.一种脑肿瘤医学影像的交互式三维分割方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据对部分前景区域与背景区域作的标记，计算自适应的感兴趣区域ROI(regionof interest)，并作二维GrowCut分割；

所述的前景区域为肿瘤区域，背景区域为非肿瘤区域；

2)利用对已分割图像的腐蚀运算，获取相邻待分割图像的二维GrowCut初始种子点，并作二维GrowCut分割，如此重复直至待分割图像层全部分割完毕，以实现脑肿瘤的三维分割；

3)根据对待修正位置做的标记，迅速实现对自适应区域的三维分割结果作修正。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中，包括：

(1)在脑肿瘤中间层图像中对部分前景与背景区域进行涂抹标记，作为该层二维分割的初始标签，其中：

①未被标记像素点的标签值设为0，被标记为背景像素点的标签值设为1，被标记为前景像素点的标签值设为2；

②所有被标记为前景或背景的像素点，其在GrowCut算法中的强度值θ(θ∈[0，1])都被设为1，其余像素点的初始强度值θ都设为0；

(2)对待二维分割的图像计算自适应感兴趣区域ROI(region of interest)，包括以下步骤：

①遍历图像中被标记为前景或强度值θ为1的所有像素点，分别获取它们横、纵坐标的最小及最大值，得到一个矩形区域；

②获取该矩形区域的中心(x_mid，y_mid)及对角线长度a，令

b＝max(K₁×a，minLength) (1)

其中，系数K₁的值为1.77；minLength为ROI边长的最小值，其值为40；

则感兴趣区域ROI被定义为以点(x_mid，y_mid)为中心，b为边长，且在图像范围内的正方形区域；

(3)在ROI范围内对图像做GrowCut二维分割，其中，

①对ROI边界处厚度为3像素范围内的所有像素点设置背景标签，其强度值θ＝0.9；

②对每次迭代，遍历上次迭代过程中所有标签值所发生变化像素点的8邻域，对具有不同标签值的邻近像素点以比较各自强度值θ的方式来更新标签值，从而达到分割的目的；

③为达到分割边界平滑的效果，定义第t次迭代中像素点p的敌人数目为

其中，l为像素点的标签值，点q为点p的8邻域点；

若点p的敌人数目达到6个，则禁止点p攻击其邻域点，且其标签值被强制设为最弱敌人的标签值。

3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中包括：

(1)对二维分割所得到的前景与背景图像分别作二维腐蚀运算，将所得到的形态学运算结果传递给相邻的待分割层，其强度值θ＝0.9，作为模拟对前景与背景区域的初始标记，并按权利要求2所述的方法对待分割图像作二维GrowCut分割；其中，腐蚀运算采用的结构元素为圆，令countFG为待腐蚀运算的二维图像中被标记为前景的像素点总数，则对标记为背景点的腐蚀半径erosionRadiusBG定义为：

其中，系数K₂的值为0.04；minRadius为背景腐蚀半径的最小值，其值为1；

对标记为前景点的腐蚀半径erosionRadiusFG定义为：

其中，thisLayer为待分割层图像的层号；midLayer为肿瘤中间层图像的层号；halfRange为脑肿瘤总层数的一半；系数K₃的值为3；

(2)重复步骤(1)，直至脑肿瘤涵盖的图像层全部分割完毕。

4.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中包括：

(1)浏览每一层肿瘤切片的分割结果，并标记前景或背景，能够迅速对自适应区域的三维分割结果做修正，其中：

①自适应感兴趣区域ROI的定义方式与权利要求2所描述的方式类似，不同之处在于所遍历的像素点更改为标签值或强度值发生改变的像素点；

②对于每一次修正，其修正的图像层数范围可调整；

③先按照权利要求2所述的GrowCut分割方法对涂抹的图像做二维修正，之后按权利要求3所述的三维分割方法对ROI内的图像做三维修正；

(2)重复步骤(1)直至对三维分割结果满意。