基于三维区域生长法的CT图像肺部血管分割

作     者：冯宗雪 

作者单位：山东师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：白成杰

授予年度：2017年

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 100207[医学-影像医学与核医学] 1006[医学-中西医结合] 1002[医学-临床医学] 1001[医学-基础医学(可授医学、理学学位)] 08[工学] 1010[医学-医学技术（可授医学、理学学位）] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 100106[医学-放射医学] 100602[医学-中西医结合临床] 10[医学] 

主      题：肺部血管分割 三维区域生长算法 漫水填充算法 强化CT 

摘      要：计算机断层扫描CT影像具有空间分辨率高等特点,已成为肺部疾病影像学诊断的首选方式,而医生多数采用肺部强化CT图像来对肺部疾病诊断和治疗。CT图像中肺部血管的分割,是肺炎、肺动脉栓塞等肺部疾病计算机辅助检测和诊断的基础与关键,具有重要的研究意义与应用价值。在文献阅读的基础上,结合肺部血管的特点,提出一种基于三维区域生长法的肺部血管分割算法,主要有三方面的研究工作。(1)相关理论基础的学习与研究。学习了肺部相关医学和医学图像知识,以及肺部血管和气管的走行。研究了现阶段肺部血管的分割方法,并且重点分析了基于区域生长算法肺部血管分割近几年的研究成果。通过阅读文献,明晰了现阶段国内外关于肺部血管分割的研究现状。(2)算法设计与分析。整个算法主要包括图像预处理、肺泡分割、肺气管分割、肺血管分割等4个方面。针对肺泡分割,提出漫水填充分割算法,解决了左右肺连接和过分分割问题;针对肺部气管分割,提出了一种26-邻域三维区域生长算法,精确分割出肺部气管;针对肺血管分割,首先将肺气管像素从CT图像中剔除,随后应用26-邻域三维区域生长法分割。(3)算法实现与验证。利用软件平台Visual Studio 2010,结合Open CV和VTK等第三方开源库,运用C++语言编程实现算法,通过实验结果来验证算法的可行性与有效性,运用图像分割评价指标给出定量评价。研究的创新之处是,(1)使用双阈值作为三维区域生长的生长规则,在种子点手动选取之后,根据方差和灰度均值作为生长规则,从而提高分割的精度。(2)针对肺泡分割存在易过度分割、左右肺部不能分离等问题,提出一种全自动的基于漫水填充算法的肺泡分割方法。研究存在的不足是,肺毛细血管分割不完全,分割的自动化程度需进一步提高。