三維醫(yī)學(xué)圖像快速交互分割方法研究.pdf

1、圖像分割，顧名思義是對(duì)圖像按照一定的相似性和互異性準(zhǔn)則將其分割成不同的區(qū)域。在醫(yī)學(xué)影像分析過程中，分割是重要的處理階段，具有很多的醫(yī)學(xué)應(yīng)用，如定量檢測(cè)和分析、可視化醫(yī)學(xué)影像中感興趣的區(qū)域等。在醫(yī)學(xué)影像分析中，分割出感興趣的解剖結(jié)構(gòu)或區(qū)域并提取出來是非常關(guān)鍵的，交互式分割方法常用于此類針對(duì)用戶特定需求的分割任務(wù)。在交互分割方法的發(fā)展中，盡可能減少用戶的交互應(yīng)當(dāng)作為研究目標(biāo)，面對(duì)大量病患影像數(shù)據(jù)的快速處理需求，醫(yī)生和研究人員都迫切需要實(shí)時(shí)且

2、用戶交互量小的交互式分割方法。
　　本文據(jù)實(shí)際項(xiàng)目中對(duì)三維醫(yī)學(xué)影像實(shí)時(shí)分割的需求，提出一種針對(duì)三維醫(yī)學(xué)影像的快速交互分割方法。本文采用一種改進(jìn)的分水嶺方法對(duì)圖像進(jìn)行聚類形成超像素。按照相對(duì)梯度高低的優(yōu)先順序合并規(guī)則來構(gòu)建一種基于超像素的多叉樹狀結(jié)構(gòu)。文中運(yùn)用了樹結(jié)構(gòu)便于檢索的強(qiáng)大特點(diǎn)，基于該多叉樹結(jié)構(gòu)構(gòu)建了一種高效的檢索樹方法來劃分子樹，基于劃分的子樹集構(gòu)建圖結(jié)構(gòu)，最后構(gòu)造該圖結(jié)構(gòu)的最小生成樹來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交互式分割。傳統(tǒng)的分水嶺方法

3、因?yàn)樵肼暫途植刻卣鲿?huì)引起過分割問題，本方法通過建立基于超像素的多叉樹狀結(jié)構(gòu)，從樹的底層開始逐層向上快速合并細(xì)小的區(qū)域，消除分水嶺造成的冗余邊緣，在樹的高層中弱邊緣會(huì)消失，且越高層中的相鄰關(guān)系對(duì)應(yīng)更強(qiáng)的邊緣。
　　本文分別將此方法測(cè)試了人體不同部位影像的交互分割情況，包括腹部CT、腦部CT的、腦部MR、人體PET、女性下腹部CT等，實(shí)驗(yàn)證明了此交互式分割方法適用于多種影像模式，如MR、PET、CT，且能通過少量的用戶交互量，實(shí)現(xiàn)人體

4、多個(gè)部位器官的實(shí)時(shí)交互分割。文中將傳統(tǒng)的圖割方法、基于泰森多邊形的圖割方法以及本文方法在同樣種子點(diǎn)情況下進(jìn)行了分割時(shí)間以及精確度的對(duì)比，本文方法突出了快速交互和少用戶交互量等優(yōu)勢(shì)，能在毫秒級(jí)別進(jìn)行目標(biāo)快速分割，并且交互界面能夠便捷地供用戶進(jìn)行反復(fù)多次交互，具有很強(qiáng)的交互性。用戶添加種子點(diǎn)再次分割的時(shí)間低于0.1毫秒，而且對(duì)于本文方法來說，種子點(diǎn)的數(shù)量對(duì)整體分割速度影響非常小，相對(duì)總體分隔時(shí)間幾乎可以忽略不計(jì)。本方法在分割精度上與金標(biāo)準(zhǔn)的