肺部区域分割方法及其系统技术方案

本发明专利技术属于医学领域，尤其涉及一种肺部区域分割方法及其系统，其方法包括以下步骤：S1：根据原始的3D肺部图像和设置的灰度阈值，对3D肺部图像进行二值化处理得到二值化图像；S2：对3D肺部图像进行开操作；S3：划分连通区域，选择肺部连通区域，并通过凸包操作得到肺部区域凸包；S4：对二值化图像背景进行反填充，并在反填充后选择在肺部区域凸包内的部分作为肺部区域，对该肺部区域进行形态学处理得到变体肺部区域；S5：对步骤S3中得到的肺部区域凸包和步骤S4中得到的变体肺部区域进行与操作计算出最终肺部图像区域。具有方法简单且能够得到完整正确的最终肺部图像等优点。

Lung region segmentation method and its system

The invention belongs to the field of medicine, in particular relates to a method and system for lung region segmentation, the method comprises the following steps: S1, according to the original 3D lung images and set the gray threshold, the 3D lung image binarization processing to obtain binarization image; S2: 3D lung image open operation; S3 division of the connected area, select lung connected regions, and get the lung region through the operation of S4: convex convex hull; binarization of image background and in the anti anti filling, after filling in the lung region within the convex hull as part of the lung area, lung region morphology deal with the variant lung region; S5: variant S4 lung region lung region and convex hull steps to get in step S3 in the operation and calculate the final image of lung region. It has the advantages of simple method and complete and correct final lung image.

【技术实现步骤摘要】
肺部区域分割方法及其系统
本专利技术属于医学领域，尤其涉及一种肺部区域分割方法及其系统。
技术介绍
近年来，由于计算机断层扫描技术能够提供高清晰度、高对比度的CT图像，通常被应用于肺部疾病的诊断。为了向医生提供可靠的诊断数据，利于及早发现及治疗患者病情，通常需要对胸部CT图像进行后续处理以分割出肺部区域图像。现有技术中，对于三维CT数据快速自动分割主要方法有：1、阈值法加形态学处理：通过设定阈值，和背景反填充等方法粗略分割肺部区域，并且通过形态学上的膨胀、腐蚀、开操作、闭操作，获得最终的肺部区域。2、阈值法加凸包操作：通过设定阈值和选择最大连通区域的方法分割出肺部区域，然后通过凸包操作增加之前操作忽略的肺部区域边缘。现有技术的缺点：1、阈值法加形态学处理是最常见的肺部分割方法，虽然简单、快速，但确定阈值较难，往往根据经验确定。而且后面的形态学处理相关的阈值也比较难确定，分割后往往会丢失肺部边缘的结节或者包含很多肺部周围的其他软组织和骨骼，因此这种方法无法满足分割肺部区域的要求。2、阈值法加凸包操作也是一种有效的肺部区域分割的方法，该方法能够有效的弥补边缘结节的遗漏缺陷，但会有分割的结果会包含很多靠近肺部中间的其他软组织，针对不同的CT，存在无法很好地在多个连通区域中正确地找出肺部区域等问题。为了解决上述技术问题，人们进行了长期的探索，例如中国专利公开了一种CT图像肺实质的自动分割方法[申请号：CN201510426463.9]，包括如下步骤：a、对CT图像进行预处理，获得目标掩膜和背景掩膜；b、在目标掩膜对应的CT图像中肺实质区域内选取目标种子点，在背景掩膜对应的CT图像中胸骨部位以及两肺之间的区域内选取背景种子点；c、依据步骤b中所选取的目标种子点和背景种子点，采用随机游走算法对CT图像进行分割，获取近似肺实质掩膜，在CT图像中与近似肺实质掩膜的边界对应的部位存在缺陷；d、调整目标种子点和背景种子点位置：采用半径为r1的结构元对近似肺实质掩膜做膨胀运算，得到膨胀后的肺实质掩膜；采用半径为r2的结构元对膨胀后的肺实质掩膜做腐蚀运算，得到腐蚀后的肺实质掩膜；r1＜r2；在CT图像中选取与膨胀后的肺实质掩膜边界对应的点作为背景种子点，在CT图像中选取与腐蚀后的肺实质掩膜边界对应的点作为目标种子点；e、依据步骤d中调整后的目标种子点和背景种子点，采用随机游走算法对CT图像进行分割，修补CT图像中与近似肺实质掩膜边界对应的缺陷，得到精确的肺实质图像。再如，一种基于抛物线修正凸包的肺实质分割方法[申请号：CN201310241384.1]，其依次进行粗提取肺实质轮廓图像、肺实质外轮廓修复、肺实质内部边缘修复，其特征在于：肺实质外轮廓修复通过以下步骤实现：步骤1：将肺实质轮廓图像边缘轮廓中的点进行排序；步骤2：对步骤1的点建立边缘堆栈，得到用于经典Graham二维凸包算法的点集P＝{p0,p1,…pn}(n≥3)；步骤3：将点集P中的相邻两点连成线段，将线段长度由大到小排序，根据线段长度和位置查找肺结节所对应肺叶轮廓缺失部分的线段pdpd+1；步骤4：利用抛物线修正线段pdpd+1，得到肺实质边缘轮廓。上述两个方案分别在一定程度上提高了分割结果的准确性，完整性等要求，但是仍然存在不足：例如，方法过于繁琐，分割准确度仍然不够高等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种方法简单，分割准确度高的肺部区域分割方法；本方案的另一目的是提供一种采用该肺部区域分割方法的肺部区域分割系统。为达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：一种肺部区域分割方法，包括以下步骤：S1：根据原始的3D肺部图像和设置的灰度阈值，对3D肺部图像进行二值化处理得到二值化图像；S2：对3D肺部图像进行开操作；S3：划分连通区域，选择肺部连通区域，并通过凸包操作得到肺部区域凸包；S4：对二值化图像背景进行反填充，并在反填充后选择在肺部区域凸包内的部分作为肺部区域，对该肺部区域进行形态学处理得到变体肺部区域；S5：对步骤S3中得到的肺部区域凸包和步骤S4中得到的变体肺部区域进行与操作计算出最终肺部图像区域。通过上述技术方案，综合两种肺部区域分割的方法，能够得到更加准确的肺部区域。在上述的肺部区域分割方法中，在步骤S1中，所述的灰度阈值为-300至-350。在上述的肺部区域分割方法中，在步骤S3中，选择肺部连通区域的方法包括：S3-1：查找3D图像的中心位置，根据中心位置计算肺部区域的质心位置范围，将质心位置位于质心位置范围内的连通区域选择为肺部连通区域；S3-2：查找大于3000-8000个像素的连通区域，将这些连通区域选择为肺部连通区域。在上述的肺部区域分割方法中，根据3D图像的中心位置计算肺部区域的质心位置范围的方法如下：如果中心位置为M，则质心位置范围为M-0.3至M+0.3。在上述的肺部区域分割方法中，在步骤S3中，凸包操作的方法包括：将3D肺部图像按照从一侧肺到另一侧肺的方向分成若干张2D的图像，在每张2D的图像上分别做出凸包运算，最后将这些2D的凸包拼接到一起组成3D的凸包。在上述的肺部区域分割方法中，在步骤S3中，在得到肺部区域凸包之后通过验证方法对获得的3D凸包是否正常进行判断。在上述的肺部区域分割方法中，所述的验证方法的步骤包括：将3D凸包沿从上到下的方向分成若干张2D的图像，计算每张图像上的肺部区域像素点总数，将这些2D的像素点总数按照位置画成点图，若点图组成的曲线符合预设规律，则判断结果为正常，否则，判断结果为不正常。在上述的肺部区域分割方法中，所述的预设规律包括：点图组成的曲线呈中间高两边低的抛物线状，并且曲线的最大值在预设范围内。在上述的肺部区域分割方法中，在步骤S4中，形态学处理的方法包括：先采用闭操作，再进行膨胀操作，并在肺部区域的边缘靠近图像的边缘的时候，先对图像进行边缘填充。一种基于肺部区域分割方法的肺部区域分割系统。本专利技术相较于现有技术具有以下优点：1、改进并融合了两种肺部区域分割的方法，能够更准确地分割出肺部区域；2、能够在多个连通区域中正确地找出肺部区域；3、能够判断经过凸包处理分割得到的肺部图像是否正常。附图说明图1是本专利技术肺部区域分割方法的步骤流程示意图；图2是本专利技术点图组成的曲线图；图3是本专利技术肺部原图；图4是本专利技术经过凸包分割的肺部区域凸包；图5是本专利技术形态学处理的变体肺部区域；图6是本专利技术的最终肺部区域。具体实施方式本专利技术的肺部区域分割方法及其系统主要应用于医学计算机断层扫描技术，通常被应用于肺部疾病的诊断，其能够在现有技术计算机断层扫描的技术上提供更加清晰、更加完整的肺部区域图像，解决了现有技术肺部区域分割不完整，边缘结节丢失，并且通常包含骨骼等其他组织等缺点，以下是本专利技术的优选实施例并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术不限于这些实施例。实施例一如图1所示，本实施例的肺部区域分割方法包括以下步骤：S1：输入3D肺部图像，如图3所示，设置灰度阈值，根据输入的3D肺部图像和设置的灰度阈值对3D肺部图像进行二值化处理得到二值化图像；灰度阈值可以设置为-300至-350，作为优选方案，这里的灰度阈值设置为-350。S2：对3D肺部图像进行开操作，使对象的轮廓变得光滑，断开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种肺部区域分割方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据原始的3D肺部图像和设置的灰度阈值，对3D肺部图像进行二值化处理得到二值化图像；S2：对3D肺部图像进行开操作；S3：划分连通区域，选择肺部连通区域，并通过凸包操作得到肺部区域凸包；S4：对二值化图像背景进行反填充，并在反填充后选择在肺部区域凸包内的部分作为肺部区域，对该肺部区域进行形态学处理得到变体肺部区域；S5：对步骤S3中得到的肺部区域凸包和步骤S4中得到的变体肺部区域进行与操作计算出最终肺部图像区域。

【技术特征摘要】
1.一种肺部区域分割方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据原始的3D肺部图像和设置的灰度阈值，对3D肺部图像进行二值化处理得到二值化图像；S2：对3D肺部图像进行开操作；S3：划分连通区域，选择肺部连通区域，并通过凸包操作得到肺部区域凸包；S4：对二值化图像背景进行反填充，并在反填充后选择在肺部区域凸包内的部分作为肺部区域，对该肺部区域进行形态学处理得到变体肺部区域；S5：对步骤S3中得到的肺部区域凸包和步骤S4中得到的变体肺部区域进行与操作计算出最终肺部图像区域。2.根据权利要求1所述的肺部区域分割方法，其特征在于，在步骤S1中，所述的灰度阈值为-300至-350。3.根据权利要求1所述的肺部区域分割方法，其特征在于，在步骤S3中，选择肺部连通区域的方法包括：S3-1：查找3D图像的中心位置，根据中心位置计算肺部区域的质心位置范围，将质心位置位于质心位置范围内的连通区域选择为肺部连通区域；S3-2：查找大于3000-8000个像素的连通区域，将这些连通区域选择为肺部连通区域。4.根据权利要求3所述的肺部区域分割方法，其特征在于，根据3D图像的中心位置计算肺部区域的质心位置范围的方法如下：如果中心位置为M，则质心位置范围为M-0.3至M+...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐兴，
申请(专利权)人：上海斐讯数据通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31