1.一种腹部CT序列图像肝脏肿瘤自动分割方法,其特征在于,该方法包括:(1)采用现有技术对腹部CT序列图像f进行预处理,获取其中的肝脏区域;
(2)采用高斯函数拟合序列中整个肝脏区域的灰度直方图,根据高斯分布的概率理论以及解剖学先验知识,获取正常肝脏组织的大致灰度范围[Imin,Imax],其中Imin表示灰度最小值,Imax表示灰度最大值;
(3)利用灰度值Imin和Imax,对肝脏区域进行分段非线性增强,提高肿瘤与正常肝实质的对比度,增强结果记作ζ。
(4)为了去除增强结果中的噪声、平滑图像,采用大小为(2s+1)×(2s+1)的卷积核对增强结果ζ进行Niter次迭代卷积操作,得到结果ζconv,其中s、Niter均为大于0的自然数;
(5)利用增强结果,结合图像边界信息,构建多目标分割的图割能量函数:其中,P表示图像f中的所有像素集,fp和fq分别表示图像f中的像素点p和q,Np表示像素点p的邻域像素集,R(fp)和B(fp,fq)分别为灰度和边界惩罚项,分别由增强结果和图像梯度计算得到,且分别用于图割算法中背景、正常肝实质和肿瘤组织的标签分配以及分割区域边界的平滑度控制,权重α用于调节灰度惩罚项R(fp)和边界惩罚项B(fp,fq)在图割算法中所占的比重,取值范围为0~1。
(6)采用最优化算法最小化能量函数E(f),获取肝脏肿瘤初步分割结果;
(7)采用三维数学形态学开操作对初步分割结果进行后处理,去除其中的误分割区域,得到精确的肝脏肿瘤组织。
2.如权利要求1所述的腹部CT序列图像肝脏肿瘤自动分割方法,其特征在于:所述s优选1~5的自然数,Niter优选30~130的自然数,α优选0.5~1的正常数。
3.如权利要求1所述的腹部CT序列图像肝脏肿瘤自动分割方法,其特征在于:在所述的第(3)步中,分段非线性增强公式如下:
其中,I为图像像素灰度,和θ分别为调节正常肝脏区域和肿瘤区域增强程度的惩罚因子,和θ取值均为正常数,当图像像素灰度I落在区间[Imin,Imax]上时,表明该像素点属于正常肝脏的概率较大,对其进行增强的惩罚因子 设置相对较小,而当灰度I小于Imin或大于Imax时,表明该像素点属于肝脏肿瘤的概率较大,惩罚因子θ值则设置相对较大。
4.如权利要求3所述的腹部CT序列图像肝脏肿瘤自动分割方法,其特征在于:所述 优选0.1~1的正常数,θ优选1~3的正常数。
5.如权利要求1所述的腹部CT序列图像肝脏肿瘤自动分割方法,其特征在于:在所述的第(5)步中,图割能量函数的灰度惩罚项R(fp)涉及图像像素点分别属于背景、正常肝实质和肿瘤组织的灰度惩罚,具体计算公式如下:其中,fp和fq分别表示图像f中的像素点p和q,Ip和Iq表示像素p和q的灰度值,mask为采用现有技术对腹部CT序列图像进行预处理得到的肝脏掩模,属于肝脏区域的像素标记为1,属于背景的像素标记为0,即 边界惩罚项B(fp,fq)则对相邻像素灰度不一致进行惩罚,计算公式如下:
其中
d(p,q)表示像素p和q的欧氏距离,TP表示图像f的像素集P的像素总数。
6.如权利要求1所述的腹部CT序列图像肝脏肿瘤自动分割方法,其特征在于:在所述的第(7)步中,优选半径为r的球形结构作为三维形态学开操作的结构元素。
7.如权利要求6所述的腹部CT序列图像肝脏肿瘤自动分割方法,其特征在于:所述r优选2~25的自然数。