[发明专利]脑部FLAIR核磁共振影像的图像强度标准化方法

说明书

本发明涉及核磁共振图像处理领域，具体是一种脑部FLAIR核磁共振影像的图像强度标准化方法。本发明方法在FLAIR图像的灰度直方图上寻找截断点，将灰度值大于截断点的体素进行标记，使其不参与线性标准化操作，而对强度值小于截断点的体素进行标准化操作；通过确定合适的截断点位置并进行线性归一化，从而实现对图像强度的标准化处理。本发明方法不管直方图中存在多少个峰值，只关注最高波峰，使得标准化步骤更加简单。

技术领域

本发明涉及核磁共振图像处理领域，具体是一种脑部FLAIR核磁共振影像的图像强度标准化方法。

背景技术

随着人工智能技术的发展，对脑部MRI影像中的病变部位进行自动分割成为当下脑部医学图像处理的研究热点。但自动分割的前提是图像具有统一的强度分布范围和一致的图像对比度，否则会影响后续分割结果的准确率。当前，核磁共振成像(MagneticResonance Image,MRI)的主要缺点之一是对图像强度缺乏标准的和可量化的解释。具体表现为，当使用不同的核磁共振扫描设备或不同的扫描协议时，不同病人的核磁共振影像在强度分布范围和图像对比度上存在差异。此外，由于受一些不可控因素的影响，即使是使用同一核磁共振设备对同一病人的同一部位进行扫描，不同时刻的扫描结果在图像强度和对比度上仍然存在差异。因此，对MRI图像进行去差异化的标准化处理是自动分割前的重要环节。

发明内容

由于脑部液体衰减反转恢复序列图像(fluid attenuated inversion recovery,FLAIR)是识别脑部病变常用且主要的数据源，如脑白质高信号。因此，本发明针对脑部FLAIR核磁共振影像提供一种脑部FLAIR核磁共振影像的图像强度标准化方法。

为实现上述发明目的，本发明采用一下技术方案：

一种脑部FLAIR核磁共振影像的图像强度标准化方法，所述方法的步骤为：

第一步：确定截断点

待处理的脑部FLAIR图像集合称为样本数据集，从样本数据集中随机选取一个样本作为训练样本，在剩下的样本中随机选取一个作为测试样本；分别统计训练样本和测试样本的直方图，并记样本的标志点分别为L_train＝{min_tr,max_tr,h_tr}和L_test＝{min_te,max_te,h_te}；其中，min是直方图的最小强度值点；max点与截断点是同一点；min和max之间的区域是IOI；h是直方图曲线上最高峰值对应的强度值点，min点和h点是固定的，max点亦即截断点；截断点的确定需要经过初步标定和比例调整两个步骤：

步骤1：初步标定

初步标定就是在直方图上选取一个大致合理的强度值作为截断点的初始位置，记为cut_off'；当直方图中首次出现四个体素个数不多于3的连续强度值时，认为这四个强度值及其右侧的所有强度都是由强度异常的瑕玷或病变部位产生高强度值，用这4个连续值中的第1个强度值作为初始截断点，该值满足cut_off'＜maximum；若直方图中不存在四个体素个数少于3的连续强度值时，令cut_off'＝maximum；

步骤2：比例调整

在直方图曲线上，高波峰对应的强度值表明具有该强度的体素个数最多，可以用高波峰对应的体素区域的强度信息识别不同FLAIR图像间的强度差异；如果高峰值偏低，说明图像整体偏暗；高峰值偏高，说明图像整体偏亮；高峰值相近，说明图像间的亮度相近；可用高峰值与截断点的比率代表图像的对比度，这里简称为“对比比率”，记为C；由于不同FLAIR图像的对比比率不同，将以训练样本的对比比率为基准，通过调整测试样本的初始截断点位置，使测试样本的对比比率与训练样本的对比比率接近，从而实现图像强度标准化的目的；调整后的截断点为最终的截断点，记为cut_off，具体调整步骤如下；