[发明专利]脑部FLAIR核磁共振影像的图像强度标准化方法

摘要

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。

主权项

1.脑部FLAIR核磁共振影像的图像强度标准化方法，其特征在于，所述方法步骤为：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4个体素个数不多于3的连续强度值时，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，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4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，用高峰值与截断点的比率代表图像的对比度，简称为“对比比率”，记为C；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，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：步骤①：令cut_off_tr＝cut_off_t'_r；步骤②：分别根据公式(1)和公式(2)计算训练样本的对比比率C_tr和测试样本在初始截断点下的对比比率C_te：C_tr＝h_tr/cut_off_tr   (1)C_tr＝h_tr/cut_off′_te   (2)步骤(③：令C_te＝C_tr，根据公式(3)重新计算测试样本的截断点，计算产生的新的截断点记为cut_off^new：步骤④：如果cut_off^new>cut_off′_te，则令cut_off_te＝cut_off^new，但cut_off^new不应超出直方图上的最大强度值点的范围，即应满足cut_off^new<maximum_te；若cut_off^new>maximum_te时，应令cut_off^new＝maximum_te；步骤⑤：如果cut_off^new<cut_off′_te，需要进一步检查直方图上位于[cut_off^new,cut_off′_te]的区域，检查步骤如下：①若[cut_off^new,cut_off′_te)区域出现体素个数大于10的强度值，需将cut_off^new右移至该强度值的下一个邻近值；若[cut_off^new,cut_off′_te)区域没有体素个数大于10的强度值，则跳转到第③步；②再从右移后的cut_off^new位置向强度值增大的方向重复第①步操作，继续检查[cut_off^new,cut_off′_te)，直到不再包含体素个数大于10的强度值；③从cut_off^new位置开始，向强度值增大的方向检查[cut_off^new,cut_off′_te)，当首次出现三个体素个数不多于5的连续强度值时，认为这三个连续值中的第1个值可作为cut_off^new右移的最终值，并令cut_off_te＝cut_off^new；否则，令cut_off_te＝cut_off′_te‑1。第二步：线性归一化使用线性归一化方法实现对原始数据的等比例缩放，归一化公式如下：其中，V_{tr_norm}是归一化后的训练样本体素值，V_{te_norm}是归一化后的测试样本体素值，V_tr是训练样本中强度值处于训练样本IOI区域的体素对应的强度值，V_te是测试样本中强度值处于测试样本IOI区域的体素对应的强度值；归一化后的数据通过如下公式被转换成新的强度值，该强度值就是标准化后的强度值：其中，是标准化后训练样本的体素强度值，是标准化后测试样本的体素强度值，max_intensity_range是新的强度分布范围的最大值。