[发明专利]一种基于改进凸包方法的肺结节辅助检测系统及方法

摘要

本发明提供一种基于改进凸包方法的肺结节辅助检测系统及方法，涉及计算机辅助检测领域。该系统包括肺轮廓分割、肺实质空洞填充及气管去除、肺边界修补、疑似候选结节分割、灰度共生矩阵构造、Haralick特征参数计算、Haralick特征集合构成和肺结节辅助检测8个单元；该方法包括：获取肺结节图像并预处理；对图像进行二值化分割；去除图像中非重点部分；修补边缘的凹陷；获取疑似候选结节区域并提取其特征值；判断特征值是否符合过滤条件；生成符合条件图像的灰度共生矩阵及Haralick特征集合；获得训练后的ELM诊断器；获得待诊断肺结节图像的风险概率。本方法能够有效改善肺结节患病风险预测的性能，辅助临床医生根据风险概率更好的为病人诊断，提高诊断的准确性。

主权项

1.一种基于改进凸包的肺结节辅助检测系统，其特征在于，包括肺轮廓分割单元、肺实质空洞填充及气管去除单元、肺边界修补单元、疑似候选结节分割单元、灰度共生矩阵构造单元、Haralick特征参数计算单元、Haralick特征集合构成单元和肺结节辅助检测单元；肺部轮廓分割单元：用于将肺部CT图像作为目标图像，采用自适应阈值的方法，进行最大类间方差法二值化分割，并将得到图像基于边界追踪的人体胸廓的分割方式进行分割，得到肺部轮廓图像；肺实质空洞填充及气管去除单元：用于将提取轮廓后的肺部图像中较大的血管以及部分肺结节等结构去除，应用连通区域分析和形态学处理方法去除肺气管；肺边界修补单元：用于修补分割后肺实质掩模的边缘出现的凹陷，获得更加完整的肺实质，包括肺掩模边界、角点、比对角点距离，得到肺部边缘点集，判断在轮廓曲线上两点之间的距离，进行循环插值连接；疑似候选结节分割单元：通过完整的肺实质模板和包含肺结节的肺实质做图像对比操作，将包含肺结节的肺实质提取出来，并将确定肺结节和其他疑似候选肺结节中的组织成分进行甄别区分，完成假阳性肺结节的过滤；灰度共生矩阵构造单元：用于将灰度处理后的目标图像在0°、45°、90°和135°四个方向上分别生成灰度共生矩阵，并计算灰度共生矩阵中各灰度值组合在目标图像上的概率，确定目标图像在0°、45°、90°和135°四个方向上的关于X的边缘概率密度矩阵、关于Y的边缘概率密度矩阵以及联合概率分布密度函数；所述X为二维坐标轴的横坐标，表示像素点在图像中的水平方向位置；所述Y二维坐标轴的纵坐标，表示像素点在图像中的垂直方向位置；Haralick特征参数计算单元：用于根据目标图像在0°、45°、90°和135°四个方向上的各灰度值组合在目标图像上的概率、关于X的边缘概率密度矩阵、关于Y的边缘概率密度矩阵以及联合概率分布密度函数，确定目标图像在0°、45°、90°和135°四个方向上的Haralick特征参数，即目标图像在0°、45°、90°和135°四个方向上的角二阶矩值、灰度值的对比度值、相关性值、灰度值方差、逆差矩、均和值、熵和、方差和、熵、差值的方差、差熵、第一相关性信息测度、第二相关性信息测度；Haralick特征集合构成单元：用于计算目标图像在0°、45°、90°和135°四个方向上的各个Haralick特征参数的特征均值和特征方差，根据得到目标图像的13个特征均值和13个特征方差，组成目标图像的Haralick特征集合；肺结节辅助检测单元：用于将疑似候选结节的Haralick特征集合进行特征选择，并将结构输入到已通过LIDC‑IDRI数据集训练的ELM模型中进行测试，得到候选疑似结节的检出率。