[发明专利]一种基于形状先验的肝脏医学图像分割的方法

摘要

本发明涉及一种基于形状先验的肝脏医学图像分割的方法，该方法是利用先验形状定义速度函数，计算种子点行进到未分类的点的到达时间，根据到达时间对肝脏及其内部组织进行医学图像分割，分割出肝实质、门静脉、肝静脉和肿瘤，分割过程包括计算结合先验形状的速度函数和基于到达时间的分类，对每个未分类的点，将其归为到达时间最小的那个类别，即得到分割的结果。本发明对特定的病人，克服奇异点和噪声的干扰，并且保留局部细节具有十分重要的意义。

主权项

1.一种基于形状先验的肝脏医学图像分割的方法，其特征在于，利用先验形状定义速度函数，计算种子点行进到未分类的点的到达时间，根据到达时间对肝脏及其内部组织进行医学图像分割，分割出肝实质、门静脉、肝静脉和肿瘤，分割过程如下：(1)计算结合先验形状的速度函数：在选取肝实质、门静脉、肝静脉和肿瘤的种子点以后，通过快速行进算法计算种子点到未分类的点的到达时间，在每一个未分类点处，某一类组织的种子点在该点的行进速度的定义基于该点的灰度和该点与先验形状的空间位置关系；行进速度定义如下：V(x,c)＝λ1Vintensity(x,c)+λ2Vshape(x)其中，x表示未分类的点，c代表某一个组织分类，是肝实质、肝静脉、门静脉或肿瘤中的一种；λ1是速度函数中灰度项Vintensity(x,c)的权重系数，λ2是速度函数中形状项Vshape(x)的权重系数；灰度项Vintensity(x,c)定义如下：其中，I(x)是待分类像素点x处的灰度值；是第c类组织的种子点的平均灰度值；当十分靠近I(x)的时候，V_intensity(x,c)取得最大值；形状项Vshape(x)定义如下：Vshape(x)＝kΦ(x)其中，k是一个系数，Φ(x)是基于肝脏先验形状的带符号的距离函数；Φ(x)的值为点x到先验形状轮廓的距离：设先验形状A上任意一点为SA，A上所有点组成的集合为S(A)，先验形状A所包围的空间记为则VA，则其中，||·||表示欧式距离，即向量的模；(2)基于到达时间的分类：到达时间通过如下方法进行计算：设定一个曲面从第c类的种子点组成的曲面作为初始位置开始出发，向未分类的区域行进，将所有被该曲面经过的时刻已经确定并且不再改变的网格点的集合记为P；被曲面经过的时刻都已经临时被计算出来，但是之后有可能会改变的那些像素点的集合记为T；那些被曲面经过的时刻还没有被计算的点的集合则记为F，设所有像素点组成的集合为U＝P∪T∪E；循环地从T中找出具有最小时刻的点xm，将xm移动到P中，并且对xm的邻域中不属于P的点x，将其到达时间t(x,c)根据速度函数V(x,c)更新为：如果x属于F，则将x移动到T中；当T为空时停止循环，从而计算出第c类的种子点到每个未分类点的到达时间；定义类别函数C(x)：对每个未分类的点，将其归为到达时间最小的那个类别，即得到分割的结果。