基于3D＋slicer的醫(yī)學(xué)影像分割算法及其應(yīng)用研究.pdf

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基于3D slicer的醫(yī)學(xué)影像分割算法及其應(yīng)用研究

新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院 河南省人民醫(yī)院放射科 楊慕藝

【摘要】

醫(yī)學(xué)圖像分割是醫(yī)學(xué)影像圖像處理的重要部分，實(shí)現(xiàn)圖像快速而精確的分割對臨床診斷和治療以及后續(xù)處理有很重要的意義。

3D-Slice是一個開源的可視化和圖像分析軟件，可基于3大系統(tǒng)平臺使用，目前最新版本為Slicer4。其中包含了很多豐富的圖像分割的算法和

操作。區(qū)域增長法、多對象分割算法以及EM算法是其中應(yīng)用較廣的分割算法。研究了這三個算法本理論及其在圖像分割上的應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)，

分析了他們的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。

【關(guān)鍵詞】

圖像分割區(qū)域增長法；EM分割算法；多對象分割

2.3 特點(diǎn)

1 3D Slicer簡介 (1)優(yōu)點(diǎn)

1)區(qū)域生長方法，能夠正確區(qū)分我們定義的具有相同屬性的

3D Sl i c er 是一個免費(fèi)的開源軟件包 ，主要應(yīng)用于醫(yī)學(xué)影像 的區(qū)域。

圖像的分析和可視化研究。它的應(yīng)用平臺非常廣泛，可 以基于 2 )區(qū)域生長的方法所分割出的結(jié)果具有有清晰的邊緣。

windows、Linux和Mac OsX等系統(tǒng)平臺使用，Slicer 的代碼主要由 3 )原理簡單，只需要一些簡單的參數(shù)，用數(shù)字來代表所需的

C++設(shè)計(jì)，并且它是基于ITK和VTK 的設(shè)計(jì)，也包含一些Python 、 種子點(diǎn)，然后進(jìn)行區(qū)域的增長，來實(shí)現(xiàn)像素的聚類，最終達(dá)到分割

Tcl、Matlab等代碼。 的目標(biāo)。

3Dslicer 的主要特點(diǎn)是： 4 )可以自主的斷則種子點(diǎn)和增長的標(biāo)準(zhǔn)。

(1)多圖像格式：包括， (netCDF 、HDF 、BMP 、DICOM 、 5 )對噪聲較少的圖像有較好的分割效果。

DIB 、JPG、PICT 、TIFF 、CLP 、EPS、WMF等)，圖像格式之間 (2 )缺點(diǎn)

可以相互轉(zhuǎn)換，這個過程的實(shí)現(xiàn)是在濾波模塊中實(shí)現(xiàn)的。 1)計(jì)算耗時(shí)。

(2 )多個功能模塊 2 )噪聲強(qiáng)度的變化可能導(dǎo)泄露或者過分割。

(3 )Slicer 的各種功能以可以動態(tài)加載的module為單位進(jìn)行組 3 )這種方法可能無法分辨真實(shí)圖像的陰影，無法分辨?zhèn)斡啊?/p>

織，目前Slicer支持3種module ，開發(fā)者需要選擇其中一種作為原型展

開開發(fā)，對于使用者而言，三種module是沒有區(qū)別的。對Slicer 的內(nèi)部 3 多對象分割

訪問受限，這是這三種模塊的區(qū)別，每種模塊對于slicer 內(nèi)部訪問的權(quán)

限是不同的，開發(fā)者根據(jù) 自己模塊的需要選擇使用哪種模塊。 3.1 算法原理

首先，通過使用者標(biāo)記的種子點(diǎn)，用穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來描述對象

2 簡單的區(qū)域增長法 的特征[4,5] 。第二，借用機(jī)械學(xué)衍生出的簡單原理，通過一些活動

的輪廓同時(shí)通過彼此間的相互作用進(jìn)行演化，這不僅保證了輪廓間

2.1 算法原理 的排他性，使得輪廓平衡地匯聚到所給對象所需的位置上。

首先計(jì)算所有包含在區(qū)域內(nèi)像素強(qiáng)度值的的均值和標(biāo)準(zhǔn)方差， 通過競爭，從兩邊到達(dá)決定邊界，而不是從一個單一的方向阻

用一個因子f乘以標(biāo)準(zhǔn)方差，來定義均值的一定范圍。如果相鄰像 止泄露。因此，用牛頓力學(xué)的基本原理來控制之前單獨(dú)演化的邊界

素的強(qiáng)度值落在這個范圍內(nèi),就將其包含在區(qū)域內(nèi)

總結(jié)

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