一种用左右扫描和四个角旋转扫描对肺实质分割去噪的方法技术

本发明专利技术公开了一种用左右扫描和四个角旋转扫描对肺实质分割去噪的方法，首先，提取胸腔ROI肺部区域的最小外接矩形；然后判断其是肺的哪个部位，根据其所属的部位选择左右扫描还是四个角旋转扫描求取种子点，肺上部只能采用左右扫描，肺中部既可以采用左右扫描也可以采用四个角旋转扫描，肺底部只能采用四个角旋转扫描；最后，采用八邻域区域增长法去除残留的气管与主支气管等噪声。本发明专利技术简单、易于实现，且分割速度非常快，能对一个CT图像序列中的每一幅图像分别采用迭代阈值和基于形态学相结合的方法，完全自动、准确地分割出PET-CT图像序列中每一帧图像的肺部区域。

【技术实现步骤摘要】
一种用左右扫描和四个角旋转扫描对肺实质分割去噪的方法
本专利技术涉及肺实质去噪，具体涉及一种用左右扫描和四个角旋转扫描对肺实质分割去噪的方法。
技术介绍
人体肺部不同部位呈现的形态不一样，主要分为上、中、下三个典型部位，目前现有的肺实质分割的方法主要针对人体肺部中间部位，不能对肺各个部位进行良好的分割去噪。肺部图像序列分割是肺部三维可视化的基础，如果不能对肺部各部位图像正确的分割，那么肺部三维重建后的效果必然受到影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种简单、易于实现，且分割速度非常快的组合采用左右扫描和四个角旋转扫描对肺实质分割去噪的方法。本专利技术采用如下技术方案：一种用左右扫描和四个角旋转扫描对肺实质分割去噪的方法，包括以下步骤：A，提取胸腔ROI肺部区域的最小外接矩形，对胸腔ROI肺部区域图像从左、右、上、下扫描，求取肺部区域的最小外接矩形的左边界、右边界、上边界、下边界；B，由于肺上部只能采用左右扫描寻找种子点，肺下部只能采用四个角旋转扫描寻找种子点，肺中部既可以采用左右扫描也可以采用四个角旋转扫描寻找种子点，所以肺部部位判断的重点是把上部和底部区分开；采用的方法是根据肺序列的数目m，设定一个百分比p，使得上部全在序列号i＜m·p的集合中，底部全在序列号m·p≤i≤m的集合中；C，所述步骤B中寻找种子点方法如下：a、对于肺上、中部位胸腔ROI，采用左右扫描寻找肺实质种子点；选取肺上、中部位胸腔ROI肺部区域左右肺实质种子点的方法是对胸腔ROI肺部区域最小外接矩形图像沿着左右两边向中间扫描每个像素点，当发现沿y方向存在n个连续的白色像素点时，停止扫描，把n个连续白色像素点的第一个像素点作为种子点；b、对于肺底部位胸腔ROI，采用四个角旋转扫描寻找肺实质种子点；选取肺底部胸腔ROI肺部区域左上角、右上角、左下角及右下角肺实质种子点的方法如下：首先，将求取的胸腔ROI肺部区域最小外接矩形沿x、y方向平均分为四个区域，即左上角区域、右上角区域、左下角区域及右下角区域；最小外接矩形的左上角坐标为(x1，y1)，右上角坐标为(x2，y1)，左下角坐标为(x1，y2)，右下角坐标为(x2，y2)，则x方向的中间线方程为mid_x＝(x1+x2)/2，y方向的中间线方程为mid_y＝(y1+y2)/2；①左上角肺实质种子点选取：以左上角(x1，y1)为旋转点，向左上角区域辐射旋转射线，旋转射线以最小外接矩形的上边界线y＝y1、最小外接矩形的左边界线x＝x1、中间线mid_x和mid_y为边界线；左上角旋转射线的方程如下：y-y1＝tan(θ)(x-x1)，θ∈[0，π/2]且x1≤x≤mid_x且y1≤y≤mid_y以左上角(x1，y1)作为旋转点，以左上角旋转射线方程作为旋转射线，从旋转角度θ＝0旋转到θ＝π/2；对每条θ角方向的旋转射线做如下处理：沿着θ角方向的旋转射线扫描旋转射线{(x，y)|x1≤x≤mid_x且y1≤y≤mid_y}内每个像素点(x，y)，当发现沿旋转射线方向存在n个连续的白色像素点时，停止扫描，记录下n个连续白色像素点的第一个像素点为(xleft-up，yleft-up)，求该点到左上角点(x1，y1)的距离d(θ)；最后求取θ∈[0，π/2)内最小d(θ)对应的像素点(xleft-up，yleft-up)作为左上角肺实质种子点；如果左上角区域无肺实质，则该区域无肺实质种子点；②右上角肺实质种子点选取：以右上角(x2，y1)为旋转点，向右上角区域辐射旋转射线，旋转射线以最小外接矩形的上边界线y＝y1、最小外接矩形的右边界线x＝x2、中间线mid_x和mid_y为边界线；右上角旋转射线的方程如下：y-y1＝tan(θ)(x-x2)，θ∈[π/2，π]且mid_x≤x≤x2且y1≤y≤mid_y以右上角(x2，y1)作为旋转点，以右上角旋转射线方程作为旋转射线，从旋转角度θ＝π/2旋转到θ＝π；对每条θ角方向的旋转射线做如下处理：沿着θ角方向的旋转射线扫描旋转射线{(x，y)|mid_x≤x≤x2且y1≤y≤mid_y}内每个像素点(x，y)，当发现沿旋转射线方向存在n个连续的白色像素点时，停止扫描，记录下n个连续白色像素点的第一个像素点(xright-up，yright-up)，求该点到右上角点(x2，y1)的距离d(θ)；最后求取θ∈(π/2，π)内最小d(θ)对应的像素点(xright-up，yright-up)作为右上角肺实质种子点；如果右上角区域无肺实质，则该区域无肺实质种子点；③左下角肺实质种子点选取以左下角(x1，y2)为旋转点，向左下角区域辐射旋转射线，旋转射线以最小外接矩形的下边界线y＝y2、最小外接矩形的左边界线x＝x1、中间线mid_x和mid_y为边界线；左下角旋转射线的方程如下：y-y2＝tan(θ)(x-x1)，θ∈[3π/2，2π]且x1≤x≤mid_x且mid_y≤y≤y2以左下角(x1，y2)作为旋转点，以左下角旋转射线方程作为旋转射线，从旋转角度θ＝3π/2旋转到θ＝2π；对每条θ角方向的旋转射线做如下处理：沿着θ角方向的旋转射线扫描旋转射线{(x，y)|x1≤x≤mid_x且mid_y≤y≤y2}内每个像素点(x，y)，当发现沿旋转射线方向存在n个连续的白色像素点时，停止扫描，记录下n个连续白色像素点的第一个像素点(xleft-down，yleft-down)，left-down取其英文含义：左下，下同，求该点到左下角点(x1，y2)的距离d(θ)；最后选择θ∈(3π/2，2π]内最小d(θ)对应的像素点(xleft-down，yleft-down)作为左下角肺实质种子点；如果左下角区域无肺实质(全为黑色区域)，则该区域无肺实质种子点；④右下角肺实质种子点选取以右下角(x2，y2)为旋转点，向右下角区域辐射旋转射线，旋转射线以最小外接矩形的下边界线y＝y2、最小外接矩形的右边界线x＝x2、中间线mid_x和mid_y为边界线。右下角旋转射线的方程如下：y-y2＝tan(θ)(x-x2)，θ∈[π，3π/2]且mid_x≤x≤x2且mid_y≤y≤y2以右下角(x2，y2)作为旋转点，以右下角旋转射线方程作为旋转射线，从旋转角度θ＝π旋转到θ＝3π/2；对每条θ角方向的旋转射线做如下处理：沿着θ角方向的旋转射线扫描旋转射线{(x，y)|mid_x≤x≤x2且mid_y≤y≤y2}内每个像素点(x，y)，当发现沿旋转射线方向存在n个连续的白色像素点时，停止扫描，记录下n个连续白色像素点的第一个像素点(xright-down，yright-down)，求该点到右下角点(x2，y2)的距离d(θ)；最后选择θ∈[π，3π/2)内最小d(θ)对应的像素点(xright-down，yright-down)作为右下角肺实质种子点；如果右下角区域无肺实质，则该区域无肺实质种子点。所述的方法，还包括步骤D，所述步骤D是采用八邻域区域增长法对种子点进行增长，步骤如下：第1步，定义一个布尔类型标志数组flag[512][512]，用来存放胸腔ROI肺部区域的像素点的所属类型，即是属于肺实质区域还是残留的气管与主支气管等噪声区域，如果落在肺实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用左右扫描和四个角旋转扫描对肺实质分割去噪的方法，其特征在于，包括以下步骤：A，提取胸腔ROI肺部区域的最小外接矩形，对胸腔ROI肺部区域图像从左、右、上、下扫描，求取肺部区域的最小外接矩形的左边界、右边界、上边界、下边界；B，由于肺上部只能采用左右扫描寻找种子点，肺下部只能采用四个角旋转扫描寻找种子点，肺中部既可以采用左右扫描也可以采用四个角旋转扫描寻找种子点，所以肺部部位判断的重点是把上部和底部区分开；采用的方法是根据肺序列的数目m，设定一个百分比p，使得上部全在序列号i＜m·p的集合中，底部全在序列号m·p≤i≤m的集合中；C，所述步骤B中寻找种子点方法如下：a、对于肺上、中部位胸腔ROI，采用左右扫描寻找肺实质种子点；选取肺上、中部位胸腔ROI肺部区域左右肺实质种子点的方法是对胸腔ROI肺部区域最小外接矩形图像沿着左右两边向中间扫描每个像素点，当发现沿y方向存在n个连续的白色像素点时，停止扫描，把n个连续白色像素点的第一个像素点作为种子点；b、对于肺底部位胸腔ROI，采用四个角旋转扫描寻找肺实质种子点；选取肺底部胸腔ROI肺部区域左上角、右上角、左下角及右下角肺实质种子点的方法如下：首先，将求取的胸腔ROI肺部区域最小外接矩形沿x、y方向平均分为四个区域，即左上角区域、右上角区域、左下角区域及右下角区域；最小外接矩形的左上角坐标为(x1，y1)，右上角坐标为(x2，y1)，左下角坐标为(x1，y2)，右下角坐标为(x2，y2)，则x方向的中间线方程为mid_x＝(x1+x2)/2，y方向的中间线方程为mid_y＝(y1+y2)/2；①左上角肺实质种子点选取：以左上角(x1，y1)为旋转点，向左上角区域辐射旋转射线，旋转射线以最小外接矩形的上边界线y＝y1、最小外接矩形的左边界线x＝x1、中间线mid_x和mid_y为边界线；左上角旋转射线的方程如下：y‑y1＝tan(θ)(x‑x1)，θ∈[0，π/2]且x1≤x≤mid_x且y1≤y≤mid_y以左上角(x1，y1)作为旋转点，以左上角旋转射线方程作为旋转射线，从旋转角度θ＝0旋转到θ＝π/2；对每条θ角方向的旋转射线做如下处理：沿着θ角方向的旋转射线扫描旋转射线{(x，y)|x1≤x≤mid_x且y1≤y≤mid_y}内每个像素点(x，y)，当发现沿旋转射线方向存在n个连续的白色像素点时，停止扫描，记录下n个连续白色像素点的第一个像素点为(xleft‑up，yleft‑up)，求该点到左上角点(x1，y1)的距离d(θ)；最后求取θ∈[0，π/2)内最小d(θ)对应的像素点(xleft‑up，yleft‑up)作为左上角肺实质种子点；如果左上角区域无肺实质，则该区域无肺实质种子点；②右上角肺实质种子点选取：以右上角(x2，y1)为旋转点，向右上角区域辐射旋转射线，旋转射线以最小外接矩形的上边界线y＝y1、最小外接矩形的右边界线x＝x2、中间线mid_x和mid_y为边界线；右上角旋转射线的方程如下：y‑y1＝tan(θ)(x‑x2)，θ∈[π/2，π]且mid_x≤x≤x2且y1≤y≤mid_y以右上角(x2，y1)作为旋转点，以右上角旋转射线方程作为旋转射线，从旋转角度θ＝π/2旋转到θ＝π；对每条θ角方向的旋转射线做如下处理：沿着θ角方向的旋转射线扫描旋转射线{(x，y)|mid_x≤x≤x2且y1≤y≤mid_y}内每个像素点(x，y)，当发现沿旋转射线方向存在n个连续的白色像素点时，停止扫描，记录下n个连续白色像素点的第一个像素点(xright‑up，yright‑up)，求该点到右上角点(x2，y1)的距离d(θ)；最后求取θ∈(π/2，π)内最小d(θ)对应的像素点(xright‑up，yright‑up)作为右上角肺实质种子点；如果右上角区域无肺实质，则该区域无肺实质种子点；③左下角肺实质种子点选取以左下角(x1，y2)为旋转点，向左下角区域辐射旋转射线，旋转射线以最小外接矩形的下边界线y＝y2、最小外接矩形的左边界线x＝x1、中间线mid_x和mid_y为边界线；左下角旋转射线的方程如下：y‑y2＝tan(θ)(x‑x1)，θ∈[3π/2，2π]且x1≤x≤mid_x且mid_y≤y≤y2以左下角(x1，y2)作为旋转点，以左下角旋转射线方程作为旋转射线，从旋转角度θ＝3π/2旋转到θ＝2π；对每条θ角方向的旋转射线做如下处理：沿着θ角方向的旋转射线扫描旋转射线{(x，y)|x1≤x≤mid_x且mid_y≤y≤y2}内每个像素点(x，y)，当发现沿旋转射线方向存在n个连续的白色像素点时，停止扫描，记录下n个连续白色像素点的第一个像素点(xleft‑down，yleft‑down)，left‑down取其英文含义：左下，下同，求该点到左下角点(x...

【技术特征摘要】
1.一种用左右扫描和四个角旋转扫描对肺实质分割去噪的方法，其特征在于，包括以下步骤：A，提取胸腔ROI肺部区域的最小外接矩形，对胸腔ROI肺部区域图像从左、右、上、下扫描，求取肺部区域的最小外接矩形的左边界、右边界、上边界、下边界；B，由于肺上部只能采用左右扫描寻找种子点，肺下部只能采用四个角旋转扫描寻找种子点，肺中部既可以采用左右扫描也可以采用四个角旋转扫描寻找种子点，所以肺部部位判断的重点是把上部和底部区分开；采用的方法是根据肺序列的数目m，设定一个百分比p，使得上部全在序列号i＜m·p的集合中，底部全在序列号m·p≤i≤m的集合中；C，所述步骤B中寻找种子点方法如下：a、对于肺上、中部位胸腔ROI，采用左右扫描寻找肺实质种子点；选取肺上、中部位胸腔ROI肺部区域左右肺实质种子点的方法是对胸腔ROI肺部区域最小外接矩形图像沿着左右两边向中间扫描每个像素点，当发现沿y方向存在n个连续的白色像素点时，停止扫描，把n个连续白色像素点的第一个像素点作为种子点；b、对于肺底部位胸腔ROI，采用四个角旋转扫描寻找肺实质种子点；选取肺底部胸腔ROI肺部区域左上角、右上角、左下角及右下角肺实质种子点的方法如下：首先，将求取的胸腔ROI肺部区域最小外接矩形沿x、y方向平均分为四个区域，即左上角区域、右上角区域、左下角区域及右下角区域；最小外接矩形的左上角坐标为(x1，y1)，右上角坐标为(x2，y1)，左下角坐标为(x1，y2)，右下角坐标为(x2，y2)，则x方向的中间线方程为mid_x＝(x1+x2)/2，y方向的中间线方程为mid_y＝(y1+y2)/2；①左上角肺实质种子点选取：以左上角(x1，y1)为旋转点，向左上角区域辐射旋转射线，旋转射线以最小外接矩形的上边界线y＝y1、最小外接矩形的左边界线x＝x1、中间线mid_x和mid_y为边界线；左上角旋转射线的方程如下：y-y1＝tan(θ1)(x-x1)，θ1∈[0，π/2)且x1≤x≤mid_x且y1≤y≤mid_y以左上角(x1，y1)作为旋转点，以左上角旋转射线方程作为旋转射线，从旋转角度θ1＝0旋转到θ1＝π/2；对每条θ1角方向的旋转射线做如下处理：沿着θ1角方向的旋转射线扫描旋转射线{(x，y)|x1≤x≤mid_x且y1≤y≤mid_y}内每个像素点(x，y)，当发现沿旋转射线方向存在n个连续的白色像素点时，停止扫描，记录下n个连续白色像素点的第一个像素点为(xleft-up，yleft-up)，求该点到左上角点(x1，y1)的距离d(θ1)；最后求取θ1∈[0，π/2)内最小d(θ1)对应的像素点(x’left-up，y’left-up)作为左上角肺实质种子点；如果左上角区域无肺实质，则该区域无肺实质种子点；②右上角肺实质种子点选取：以右上角(x2，y1)为旋转点，向右上角区域辐射旋转射线，旋转射线以最小外接矩形的上边界线y＝y1、最小外接矩形的右边界线x＝x2、中间线mid_x和mid_y为边界线；右上角旋转射线的方程如下：y-y1＝tan(θ2)(x-x2)，θ2∈(π/2，π]且mid_x≤x≤x2且y1≤y≤mid_y以右上角(x2，y1)作为旋转点，以右上角旋转射线方程作为旋转射线，从旋转角度θ2＝π/2旋转到θ2＝π；对每条θ2角方向的旋转射线做如下处理：沿着θ2角方向的旋转射线扫描旋转射线{(x，y)|mid_x≤x≤x2且y1≤y≤mid_y}内每个像素点(x，y)，当发现沿旋转射线方向存在n个连续的白色像素点时，停止扫描，记录下n个连续白色像素点的第一个像素点(xright-up，yright-up)，求该点到右上角点(x2，y1)的距离d(θ2)；最后求取θ2∈(π/2，π]内最小d(θ2)对应的像素点(x’right-up，y’right-up)作为右上角肺实质种子点；如果右上角区域无肺实质，则该区域无肺实质种子点；③左下角肺实质种子点选取以左下角(x1，y2)为旋转点，向左下角区域辐射旋转射线，旋转射线以最小外接矩形的下边界线y＝y2、最小外接矩形的左边界线x＝x1、中间线mid_x和mid_y为边界线；左下角旋转射线的方程如下：y-y2＝tan(θ3)(x-x1)，θ3∈(3π/2，2π]且x1≤x≤mid_x且mid_y≤y≤y2以左下角(x1，y2)作为旋转点，以左下角旋转射线方程作为旋转射线，从旋转角度θ3＝3π/2旋转到θ3＝2π；对每条θ3角方向的旋转射线做如下处理：沿着θ角方向的旋转射线扫描旋转射线{(x，y)|x1≤x≤mid_x且mid_y≤y≤y2}内每个像素点(x，y)，当发现沿旋转射线方向存在n个连续的白色像素点时，停止扫描，记录下n个连续白色像素点的第一个像素点(xleft-down，yleft-down)，left-down取其英文含义：左下，求该点到左下角点(x1，y2)的距离d(θ3)；...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵涓涓，纪国华，强彦，胡洋洋，廖晓磊，吕鲤志，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14