[发明专利]一种基于三维超体素的颅内出血区域分割方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于三维超体素的颅内出血区域分割方法及系统，所述方法包含CT图像预处理阶段和基于三维超体素的出血区域分割阶段；CT图像预处理阶段是对二维CT图像序列进行格式转换，提取颅骨结构，找出颅内区域；出血区域分割阶段包括将二维局部CT图像重建到三维空间，然后利用超体素算法将三维图像划分成大小相近的超体素，最后通过图割算法将超体素分割为前景和背景两部分。本发明通过预处理提取颅内结构，逐步细化分割，以超体素代替像素进行运算等途径有效地提高了出血区域检测的准确性。本发明方法及系统能够有效的检测出不同原因，不同位置，不同大小的出血区域，对促进计算机辅助医疗在临床上的应用有着重要作用。

主权项

1.一种基于三维超体素的脑部CT图像出血区域分割系统，其特征在于，包括图像预处理模块，中心出血帧处理模块，超体素划分模块，分割模块和三维重建模块；所述图像预处理模块对二维CT图像序列进行格式转换，提取颅骨结构，找出颅内区域；所述中心出血帧处理模块在中心出血帧的颅内区域中找出出血中心点，将以出血中心点为中心点的L×L×Q三维矩阵作为出血候选区域，其中L为候选区域的宽度，Q为包含出血区域的CT图像数；所述超体素划分模块将三维矩阵划分为超体素；所述分割模块将超体素划分为前景和背景，前景即出血区域；所述分割模块以位于三维区域中心点的超体素及其相邻的超体素内的体素灰度值建立前景的GMM混合模型，以位于三维区域八个角点的超体素及其相邻的超体素内的体素灰度值建立背景的GMM混合模型；通过区域项和边界项建立能量函数，通过最小化能量函数将超体素划分为前景和背景两部分，前景即出血区域；所述区域项R(T)的计算方法如下：为每个超体素建立一个二值的标签t_i，T＝{t₁,t₂,…,t_K}是所有超体素标签的集合，t_i＝1时表示第i个超体素属于前景，前景即出血区域，t_i＝0时表示第i个超体素属于背景； R_k(0)＝‑logP(V_k|'背景') R_k(1)＝‑logP(V_k|'前景')其中V_k表示第k个超体素的平均灰度值，P(V_k|'背景')和P(V_k|'前景')分别表示第k个超体素属于背景和属于前景的概率；所述边界项B(T)的计算方法如下：其中(V₁,V₂)表示所有相邻的超体素对，M表示相邻的超体素的总对数，σ₁、σ₂分别为两个相邻超体素的灰度直方图的均方误差；所述三维重建模块将属于前景的超体素在三维空间进行重建。