[发明专利]一种用于肺部肿块计算机辅助检测的图像分析方法和系统

权利要求书

1.一种用于肺部肿块计算机辅助检测的图像分析方法，其特征在于，以无监督方式从完全没有标注的图像中自动发现和定位肿块，具体步骤为：

(a)通过医疗影像设备扫描人体获得图像序列，排序原则为：空间相邻的两个切片对应相邻帧的图像；

(b)对于包含肺部的图像子序列，标记前景点和背景点，这里将每帧图像肺部所在区域对应的点作为前景点，其余点作为背景点；

(c)计算邻近帧图像之间的变化，检测突变区域，将突变区域标记为疑似肿块；

(d)对疑似肿块进行过滤；

(e)在对应图像帧的对应坐标位置标示肿块；

步骤(b)中，肺部图像子序列和前景点的确定方法如下：

(1)假设每个切片图像分辨率为M×N、像素(x,y)的CT值为I(x,y)，将图像中CT值满足{74≤I(x,y)≤774|x∈[1,M]∧y∈[1,N]}的像素点标记为前景点；M和N表示图像的高和宽；

(2)通过8邻居区域生长法将前景点聚类为连通区域，连通性的定义是：如果一个前景点的8个邻居点中的某些点也是前景点，则这些邻居点与该点连通、属于同一个连通区域；

(3)采用滤波方法对连通区域进行过滤筛选：如果一个前景点构成的连通区域所包含的点数小于0.01×M×N，则从连通区域的集合中将该区域排除；

(4)顺序扫描每个切片的CT图像，直到发现包含且仅包含2个连通区域的图像，作为肺部图像子序列的起始帧,同时根据位置分别将这两个连通区域标记为左肺和右肺；

(5)分别从左肺和右肺开始沿着起始帧向下扫描，找到与前一帧图像满足一致性检验的当前肺部区域；一致性检验的方法为：

令n_q表示当前第q帧图像中肺部区域包含的前景点个数，nOld表示前一帧肺部区域的前景点个数，nMax表示扫描到当前帧为止所记录的最大肺部区域对应的前景点个数；

如果n_q1.5×nOld，则当前帧通过一致性检测，更新nOld和nMax：

令nOld＝n_q；

如果n_qnMax，则令nMax＝n_q；

否则，记录当前帧号T，转步骤(7)；

(6)重复步骤(5)直到n_q0.5×nMax,记录当前帧号T；

(7)从当前帧T开始回溯，直到出现n_q≥n_q-1，将q-1标记为肺部图像子序列的最后一帧。

2.根据权利要求1所述的图像分析方法，其特征在于，步骤(c)中所述检测突变区域的方法包括以下步骤：

令表示第t帧图像位于坐标(x_i,y_i)的点，和分别表示该点属于前景还是背景，观察K+1个连续帧图像，K≥1，将满足下式的点集合视作可疑点：

通过8邻居区域生长方法，将所得到的可疑点聚类为连通区域，所得到的每个连通区域对应一个疑似肿块。

3.根据权利要求1所述的图像分析方法，其特征在于，步骤(c)中所述检测突变区域的方法为：

将每帧图像的前景点通过8邻居区域生长方法聚类为连通区域，计算所得到的前后两帧图像的连通区域之间的对应关系，记前一帧图像的某个连通区域为点集合A，后一帧图像的某个连通区域记为点集合B，如果满足|A-B|τ，则将A-B标记为疑似肿块所在区域，这里，“A-B”表示集合减法，“|A-B|”表示集合A-B的元素个数，τ是阈值。

4.根据权利要求1-3之一所述的图像分析方法，其特征在于，步骤(d)中所述疑似肿块的过滤方法为：

如果一个前景点构成的连通区域所包含的点数小于一个阈值δ∈[0,0.0005×M×N]，这里M和N表示图像的高和宽，则从疑似肿块区域的集合中将该区域排除。

5.根据权利要求1-3之一所述的图像分析方法，其特征在于，步骤(d)中所的疑似肿块的过滤方法为：

对一个前景点构成的连通区域进行主元分析，所得到的两个特征值中较大的值除以较小的值，如果比值大于一个阈值，则从疑似肿块区域的集合中将该区域排除。