一種醫學圖像處理方法
2023-11-09 20:47:12
一種醫學圖像處理方法
【專利摘要】本發明提供了一種醫學圖像處理方法，包括：提供三維醫學圖像，所述三維醫學圖像包括若干段的分段；獲取所述三維醫學圖像對應的二維投影圖像；在所述二維投影圖像上，對各分段進行排序，獲取所述三維醫學圖像的分段中心線。通過在所述二維投影圖像上對各分段進行排序，進而獲取三維空間的分段中心線，避免因忽略分段的生理結構而導致中心連接線出錯。
【專利說明】一種醫學圖像處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及醫學信息處理領域，尤其涉及一種醫學圖像處理方法。
【背景技術】
[0002]腸癌是腸內生長的癌細胞。腸癌是由生長於腸內壁細小的息肉所形成。這些息肉起初是無害的，但數年後，有部份的息肉產生病變，形成癌細胞，最後變成癌症。一般腸癌的檢查，需要通過內窺鏡來進行診斷。但是，內窺鏡對人的身體有侵入性，給病人造成很大的痛苦。隨著CT應用的普及，醫生通過虛擬腸內窺鏡對病人進行診斷。這種診斷快速、清潔，而且不會給病人造成身體的痛苦。
[0003]首先，醫生通過CT掃描病人腹部獲得原始的體數據。然後通過基於灰度閾值分割得到分段信息，見圖1所示為大腸的結構示意圖。其中箭頭所指的方向是人體生理上從肛門到分段末端，即盲腸分段的方向。如果把大腸比喻成管道，那麼內窺鏡便是在管道中瀏覽的攝像機。
[0004]經過分割及中心線提取後，腸子的中心線可以作為攝像機的瀏覽路線。從圖1中可以看出，因為閾值分割提取，大腸斷裂成幾個部分。這主要是由於CT掃描前，醫生對病人前期檢查處理不當，例如肛門充氣不足或者腸內消化物，導致大腸某些部位摺疊。造成分割後出現了大量獨立分段的直腸數據。
[0005]目前，為了使攝像機的瀏覽路線不間斷，需要對分段的中心線進行連接。連接所述分段中心線的方法主要分成兩大類。第一類是採用手動方法連接的方式，也是目前多數工作站仍然保留的交互方式，即通過用戶指定分段的起點和終點來進行連接。這個方法靈活度較高，但是給醫生增加了額外的工作量。另一類方法是採用自動方法進行連接，如圖2所示為分段及中心線結構示意圖。通過自動或手動設定第一段分段的起點後，通過中心線提取算法，得到第一段的中心線終點A。接著，以此中心線終點A為球心，以R為半徑的球形區域進行搜索。距離此終點A最近的格點為第二段分段的起點B。然後重複此過程，尋找起點C及終點D，遍歷所有分段。這種方法的缺點是，搜索的方式忽略了大腸的生理結構，連接方向容易出錯。例如，對於圖2中的數據，正確的連接方向應該為逆時針。但是，這種連接方式是靠最近距離為唯一的判定條件，產生了順時針的錯誤結果。而且當分段的距離大於R時，容易出現連接不上的情況。若採用增加搜索區域的半徑R的長度，將增加搜索的時間。
【發明內容】
[0006]本發明解決的問題是提供一種醫學圖像處理方法，用以解決因為忽略生理結構，導致三維醫學圖像中的各分段中心線連接錯誤的問題。
[0007]為了解決上述問題，本發明提供了一種醫學圖像處理方法，包括:
[0008]提供三維醫學圖像，所述三維醫學圖像包括若干段的分段；獲取所述三維醫學圖像對應的二維投影圖像；在所述二維投影圖像上，對各分段進行排序，獲取所述三維醫學圖像的分段中心線。
[0009]可選的，還包括:對所述二維投影圖像所在區域劃分，將所述區域劃分為若干數目的子區域，各個所述子區域對應標識有分值。
[0010]可選的，所述三維醫學圖像為大腸的三維醫學圖像，所述分值按照所述大腸的生理結構方向遞增/遞減，所述生理結構方向以直腸分段為起始分段，盲腸為終止分段。
[0011]可選的，所述子區域的分值按照逆時針方向遞增/遞減。
[0012]可選的，按照各分段所在子區域的分值，對各個分段的分值進行統計，並按照所述各分段的總分值的遞增/遞減的順序，對所述分段進行排序，以獲取所述三維醫學圖像的中心線。
[0013]可選的，還包括在所述二維投影圖像上，對各分段進行逆時針排序，按照所述排序後的分段獲取中心線。
[0014]可選的，按照所述逆時針的排序，對所述分段進行中心線提取，以獲取所述三維醫學圖像的中心線。
[0015]可選的，還包括確定所述三維醫學圖像和二維投影圖像的起始點及中心點。
[0016]可選的,通過手動或自動的方式確認所述起始點,所述起始點位於直腸分段。
[0017]可選的，所述三維醫學圖像和二維投影圖像的中心點分別為所述三維醫學圖像和二維投影圖像的灰度值質心。
[0018]可選的，在所述三維醫學圖像上獲取各所述分段對應的中心線，在所述二維投影圖像上獲取除第一分段外的各分段的起始點。
[0019]可選的，還包括:依據在所述二維投影圖像上獲取的分段的起始點，獲取位於三維醫學圖像上的對應的分段的起始點。
[0020]可選的，還包括:在所述二維投影圖像上獲取二維坐標，接著獲取在所述三維醫學圖像中，所述二維坐標對應的三維坐標。
[0021]可選的，所述二維投影圖像為所述三維醫學圖像在冠狀面上的投影圖像。
[0022]可選的，獲取所述分段對應的二維投影圖像前包括:在所述三維醫學圖像中，對各段分段進行標識，不同分段具有不同的標識。
[0023]可選的，還包括獲取第N段分段和第N+1段分段之間的中心線，所述N大於或等於1:在所述三維醫學圖像上獲取所述第N段分段的中心線，包括所述第N段分段的三維終點；在所述二維投影圖像上獲取與所述第N段分段的三維終點對應的二維終點；以所述二維終點為圓心，以大於O的R為半徑，搜索所述第N+1段分段，以距離所述第N段分段最近的點作為第N+1段分段的二維起始點；在所述三維醫學圖像上，獲取所述第N+1段分段的二維起始點對應的三維起始點。
[0024]與現有技術相比，本發明具有以下優點:
[0025]通過在所述二維投影圖像上對各分段進行排序，進而獲取分段中心線，避免因忽略分段的生理結構而導致中心連接線出錯；
[0026]進一步地，將所述二維投影圖像所在區域進行分值分布，並按照所述分值對各分段進行分值統計，可以精確完成所述排序；
[0027]進一步地，所述分段的生理結構為逆時針方向，按照逆時針方向對所述分段進行排序，可以避免因忽略分段的生理結構而導致中心線出錯；
[0028]最後，在二維投影圖像上獲取除第一分段外的分段的起始點，只在二維空間上進行半徑搜索，降低了搜索量，提高了獲取中心線的速度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1所示為分割後的大腸結構示意圖；
[0030]圖2所示為分段及中心線結構示意圖；
[0031]圖3所示為本發明一個實施例的醫學圖像處理方法的流程示意圖；
[0032]圖4所示為本發明一個實施例的醫學圖像處理的獲取分段中心線的流程示意圖；
[0033]圖5所示為本發明一個實施例的二維投影圖像上的分值分布示意圖；
[0034]圖6所示為本發明一個實施例的各分段的統計分值的示意圖；
[0035]圖7和圖8所示為本發明一個實施例的三維醫學圖像和二維投影圖像的中心線連接點的結構示意圖分段排序示意圖。
【具體實施方式】
[0036]在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明。但是本發明能夠以很多不同於在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施的限制。
[0037]其次，本發明利用示意圖進行詳細描述，在詳述本發明實施例時，為便於說明，所述示意圖只是實例，其在此不應限制本發明保護的範圍。
[0038]現有技術中，因為忽略生理結構，會導致三維醫學圖像中的各分段中心線連接錯誤的問題。為了解決上述問題，本發明提供了一種醫學圖像處理方法，包括:提供三維醫學圖像，所述三維醫學圖像包括若干段的分段；獲取所述三維醫學圖像對應的二維投影圖像；在所述二維投影圖像上，對各分段進行排序，獲取所述三維醫學圖像的分段中心線。
[0039]本發明通過在所述二維投影圖像上對各分段進行排序，進而獲取分段中心線，避免因忽略分段的生理結構而導致中心連接線出錯。
[0040]下面結合附圖對本發明進行詳細描述。如圖3所示為本發明一個實施例的醫學圖像處理方法的流程示意圖，包括:執行步驟SI，提供CT數據；執行步驟S2，對所述數據進行分析，以進行大腸分割；執行步驟S3，分割所獲得的大腸是否分段；如未分段，則執行步驟S4,查找中心線；若分段，則執行步驟S5，查找分段的中心線，並進行連接。
[0041]如圖4所示為本發明一個實施例的醫學圖像處理的獲取分段中心線的流程示意圖，包括:開始；執行步驟S11，獲取分割後大腸圖像對應的二維投影圖像，其中，分割的方法是區域增長或是其他複雜的判定條件的區域增長；具體地，第一步，獲取三維醫學圖像在人體冠狀面的二維投影圖像。計算方法為:如果某段分段在冠狀面方向有標記，則對應二維投影值為1，否則為O。同時，記錄對應投影點歸屬的分段，即在所述三維醫學圖像中，對各段分段進行標識，不同分段具有不同的標識。允許不同的分段在二維空間上有重疊部分。
[0042]進一步地，所述二維投影圖像為所述三維醫學圖像在冠狀面上的投影圖像。
[0043]執行步驟S12，在所述二維投影圖像中，計算每個分段的分值，具體包括:對所述二維投影圖像所在區域劃分，將所述區域劃分為若干數目的子區域，各個所述子區域對應標識有分值。其中，所述分值按照所述大腸的生理結構方向遞增/遞減，所述生理結構方向以直腸分段為起始分段，盲腸為終止分段。
[0044]如圖5所示為本發明一個實施例的二維投影圖像上的分值分布示意圖。作為其他實施例，所述分值分布還可以為其他排布形狀分布，如扇形分割分布或方形分割分布，在分值變化方面，除採用離散式分布規律，還可以採用連續分值的分布規律。所述子區域的分值按照逆時針方向遞增/遞減。
[0045]劃分所述二維投影圖像所在區域的分布後，對所述各個分段的像素所在區域的分值進行統計。如圖6所示為本發明一個實施例的各分段的統計分值的示意圖。
[0046]執行步驟S13，根據分值，對所述分段進行排序。具體地，按照所述各分段的總分值的遞增/遞減的順序，對所述分段進行排序，以獲取所述三維醫學圖像的中心線。如圖7所示為本發明一個實施例的分段排序示意圖。所述排序依次包括第I分段、第2分段及第3分段，同時參考圖5，所述各個分段的分值分布依次為0、2.5,5.3。
[0047]作為其他實施例，所述分段的排序還可以為:在所述二維投影圖像上，對各段分段進行逆時針排序，並按照所述逆時針的排序，對所述分段進行中心線提取，以獲取所述三維醫學圖像的中心線。其中，所述逆時針方向為所述腸結構的生理結構方向。
[0048]獲取所述二維投影圖像後，還包括確定所述三維醫學圖像和二維投影圖像的起始點及中心點。其中，通過手動或自動的方式確認所述起始點，所述起始點位於直腸分段。所述三維醫學圖像和二維投影圖像的中心點分別為所述三維醫學圖像和二維投影圖像的灰度值質心。其中，獲取的投影圖像上每個像素點的質量為I。
[0049]對於中心線的提取具體地，在所述三維醫學圖像上獲取各所述分段對應的中心線及分段之間的中心線，在所述二維投影圖像上搜尋定位除第一分段後的各分段的起始點；依據所述在二維投影圖像上獲取的所述起始點，對應獲取位於三維醫學圖像上的各分段的起始點。
[0050]繼續參考圖4，執行步驟S14，在三維醫學圖像上，自動或手動給定第一個分段的起始點；執行步驟S15，在三維空間內，獲取當前分段的中心線；執行步驟S16，在三維醫學圖像上獲取當前分段的終點；執行步驟S17，在二維醫學圖像上獲取當前分段的終點；包括在所述二維投影圖像上獲取二維坐標，接著獲取在所述三維醫學圖像中，所述二維坐標對應的三維坐標。
[0051]接著，執行步驟S18，是否遍歷所有分段；若是，則結束。
[0052]若步驟S18的判斷為否，則執行步驟S19，在二維投影圖像上，按照排序，獲取新分段的起始點；其中，獲取所述新分段的起始點包括:根據所述步驟S17中獲取的二維投影圖像上的終點，進行一定半徑範圍內的搜索，以獲取新分段的起始點。
[0053]具體地，獲取第N段分段和第N+1段分段之間的中心線包括:在所述三維醫學圖像上獲取所述第N段分段的中心線，包括所述第N段分段的三維終點；在所述二維投影圖像上獲取與所述第N段分段的三維終點對應的二維終點；以所述二維終點為圓心，以大於O的R為半徑，搜索所述第N+1段分段，以距離所述第N段分段最近的點作為第N+1段分段的二維起始點；在所述三維醫學圖像上，獲取所述第N+1段分段的二維起始點對應的三維起始點。所述N大於或等於I。
[0054]繼續參考圖4，接著，執行步驟S20，在三維醫學圖像上，獲取當前分段的起始點。接著，循環執行步驟S15，獲取當前分段中心線及當前分段的終點，即步驟S20和步驟S15為在三維醫學圖像上，對一個分段的中心線的提取；步驟S17和步驟S19為在二維醫學圖像上，獲取的是各分段的起始點和終點。
[0055]如圖7和圖8分別為本發明一個實施例的三維醫學圖像和二維投影圖像的中心線連接點的結構示意圖。同時參考圖7和圖8，其中，首先在三維醫學圖像上獲取第I分段的起始點0，所述第I分段的終點為A(x，y，z)。所述x，y為冠狀面方向上的坐標值，z方向是垂直冠狀面。通過A(x，y，z)的位置，獲取對應的二維投影圖像上A的對應位置A』的坐標(x』，y』)；在二維投影圖像上，指定半徑R進行搜索，搜索得到的點必須是在第2分段上，距離最短點B』。
[0056]接著，把二維投影圖像上的B』轉換為三維醫學圖像上的B點。轉換的方法為:B(x，y，z)中的x, y與B』的X』，y』分別相等。遍歷所有的z,得到一系列連續的點,所述點都屬於第2分段，選擇中間的點的位置作為三維空間的第2分段的起始點B。
[0057]接著，在三維空間上，開始從B點出發，計算第2分段的中心線，並且重複上面的過程，直到遍歷所有的分段。遍歷的整個大腸結構的順序為圖7中0，A，B, C，D，E。最後，可以得到了一條連接的中心線。
[0058]與現有技術相比，本發明具有以下優點:
[0059]通過在所述二維投影圖像上對各分段進行排序，進而獲取分段中心線，避免因忽略分段的生理結構而導致中心連接線出錯；
[0060]進一步地，將所述二維投影圖像所在區域進行分值分布，並按照所述分值對各分段進行分值統計，可以精確完成所述排序；
[0061]進一步地，所述分段的生理結構為逆時針方向，按照逆時針方向對所述分段進行排序，可以避免因忽略分段的生理結構而導致中心線出錯；
[0062]最後，在二維投影圖像上獲取除第一分段外的分段的起始點，只在二維空間上進行半徑搜索，降低了搜索量，提高了獲取中心線的速度。
[0063]本發明雖然已以較佳實施例公開如上，但其並不是用來限定本發明，任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和範圍內，都可以利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬於本發明技術方案的保護範圍。
【權利要求】
1.一種醫學圖像處理方法，其特徵在於，包括: 提供三維醫學圖像，所述三維醫學圖像包括若干段大腸結構的分段；獲取所述三維醫學圖像對應的二維投影圖像；在所述二維投影圖像上，對各分段進行排序，依排序後的各分段順序獲取所述三維醫學圖像的中心線。
2.如權利要求1所述的醫學圖像處理方法，其特徵在於，還包括:將所述二維投影圖像所在區域劃分為若干數目的子區域，各個所述子區域對應標識有分值。
3.如權利要求2所述的醫學圖像處理方法，其特徵在於，所述分值按照所述大腸的生理結構方向遞增/遞減，所述生理結構方向以直腸分段為起始分段，盲腸為終止分段。
4.如權利要求2所述的醫學圖像處理方法，其特徵在於，所述子區域的分值按照逆時針方向遞增/遞減。
5.如權利要求2所述的醫學圖像處理方法，其特徵在於，按照各分段所在子區域的分值，對各個分段的分值進行統計，並按照所述各分段的總分值的遞增/遞減的順序，對所述分段進行排序，以獲取所述三維醫學圖像的中心線。
6.如權利要求1所述的醫學圖像處理方法，其特徵在於，還包括在所述二維投影圖像上，對各分段進行逆時針排序，按照所述排序後的分段獲取中心線。
7.如權利要求6所述的醫學圖像處理方法，其特徵在於，按照所述逆時針的排序，對所述分段進行中心線提取，以獲取所述三維醫學圖像的中心線。
8.如權利要求1所述的醫學圖像處理方法，其特徵在於，還包括確定所述三維醫學圖像和二維投影圖像的起始點及中心點。
9.如權利要求8所述的醫學圖像處理方法，其特徵在於，通過手動或自動的方式確認所述起始點，所述起始點位於直腸分段。
10.如權利要求8所述的醫學圖像處理方法，其特徵在於，所述三維醫學圖像和二維投影圖像的中心點分別為所述三維醫學圖像和二維投影圖像的灰度值的質心。
11.如權利要求1所述的醫學圖像處理方法，其特徵在於，在所述三維醫學圖像上獲取各所述分段對應的中心線，在所述二維投影圖像上獲取除第一分段外的各分段的起始點。
12.如權利要求11所述的醫學圖像處理方法，其特徵在於，還包括:依據在所述二維投影圖像上獲取的分段的起始點，獲取位於三維醫學圖像上的對應的分段的起始點。
13.如權利要求12所述的醫學圖像處理方法，其特徵在於，還包括:在所述二維投影圖像上獲取二維坐標，接著獲取在所述三維醫學圖像中，所述二維坐標對應的三維坐標。
14.如權利要求1所述的醫學圖像處理方法，其特徵在於，所述二維投影圖像為所述三維醫學圖像在冠狀面上的投影圖像。
15.如權利要求1所述的醫學圖像處理方法，其特徵在於，獲取所述分段對應的二維投影圖像前包括:在所述三維醫學圖像中，對各段分段進行標識，不同分段具有不同的標識。
16.如權利要求1至15中任一項所述的醫學圖像處理方法，其特徵在於，還包括獲取並連接第N段分段和第N+1段分段之間的中心線，所述N大於或等於1:在所述三維醫學圖像上獲取所述第N段分段的中心線，包括所述第N段分段的三維終點；在所述二維投影圖像上獲取與所述第N段分段的三維終點對應的二維終點；以所述二維終點為圓心，以R為半徑，搜索所述第N+1段分段，以距離所述第N段分段最近的點作為第N+1段分段的二維起始點；在所述三維醫學圖像上，獲取所述第N+1段分段的二維起始點對應的三維起始點。
【文檔編號】G06T15/00GK104240215SQ201310225234
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月6日 優先權日:2013年6月6日
【發明者】王帥, 孟曉林 申請人:上海聯影醫療科技有限公司