了解肺裂結(jié)構(gòu)特征在肺部疾病診斷方面具有重要的應(yīng)用價值.在CT圖像中,肺裂會受到強度變化、噪聲和形變等各種因素的影響,使得分割難度很大.為了克服此困難,提出一種基于向量分區(qū)模型和三維骨架化模型的肺裂分割算法.首先,受到肺裂在二維CT圖像中呈現(xiàn)為線性結(jié)構(gòu)特征的啟發(fā),通過借助方向窄條微分濾波器融合幅度信息和方向信息來構(gòu)建肺裂向量場,此種途徑能夠有效地區(qū)分肺裂和其他組織.接著,考慮肺裂在三維CT圖像中呈現(xiàn)為面狀結(jié)構(gòu)特征,通過改進的向量分區(qū)模型來分離肺裂和管狀結(jié)構(gòu),此種方式能夠高效率地抑制噪聲.最后,為了得到完整的肺裂,引入三維骨架化模型理論來有效分割肺裂.提出的算法在公開數(shù)據(jù)集LOLA11上進行驗證,其F1,FDR和FNR中值分別為0.893, 0.068和0.128.實驗結(jié)果表明,文中算法具有非常好的肺裂分割效果. 

【文章來源】：計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報. 2020,32(07)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

DoS濾波器[18]

肺部3個正交剖面的二維切片如圖2a～圖2c所示,其對應(yīng)的紅色區(qū)域的方向信息如圖2d～圖2f所示.從圖2可以看出,經(jīng)過DoS濾波器濾波后的肺裂方向非常有規(guī)律,特別是流線呈現(xiàn)非常平滑并且連續(xù)的特征;但是DoS濾波器方向域受到噪聲、體素效應(yīng)以及其他因素的影響,肺裂周圍存在大量不規(guī)則的流線.因此,直接結(jié)合DoS濾波器幅度響應(yīng)和方向響應(yīng)很難有效地分離粘連的噪聲.經(jīng)過上述操作后,肺裂的幅度響應(yīng)和方向響應(yīng)分別為F3D和Vm ax(VmA ax,VmS ax和VmC ax).1.4 向量場

如圖3a所示,肺裂在矢狀面的方向響應(yīng)為VmS ax,角度范圍為].為了說明DoS濾波器方向響應(yīng)的有效性,圖3b所示為肺裂矢狀面的梯度方向響應(yīng),可以看出,DoS濾波器方向非常平滑并且連續(xù).圖3c所示為經(jīng)過閾值T歸一化的肺裂向量VTS,可以看出,經(jīng)過閾值T歸一化后還存在大量粘連的噪聲不能被剔除.為了得到凈化的水平裂和斜裂,本文選定肺裂方向角度范圍分別為[θ13,θ16],[θ1,θ4]和[θ9,θ12]的肺裂向量場,如圖3d～圖3f所示,可以看出,水平裂(紅色橢圓)和斜裂(黃色橢圓)與周圍粘連的噪聲分離,并且噪聲相對肺裂體積較小.向量分區(qū)模型[1,19]的基本思想是肺裂在三維空間中呈現(xiàn)曲率變化很小的曲面結(jié)構(gòu),噪聲等其他結(jié)構(gòu)則沒有此特征[7-8].因此,可以將向量場分為n等分,在不同的向量區(qū)間將噪聲和肺裂分離.如圖4所示,將肺裂向量場角度范圍分為n個不重疊的區(qū)域,標記為R1,R2,(..,Rn-1,Rn.定義肺裂向量場響應(yīng)函數(shù)

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于最大內(nèi)切球擬合的網(wǎng)格模型骨架提取[J]. 繆永偉,陳程,孫瑜亮,張旭東,陳佳舟.  計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報. 2018(10)



本文編號：3035016