基于廣度優先搜索的CT圖像肺實質模板氣管消除方法技術

本發明專利技術公開了一種基于廣度優先搜索的CT圖像肺實質模板氣管消除方法，依次進行以下步驟：(1)、從肺實質模板中的遍歷像素開始遍歷；(2)、判斷是否遍歷結束，如是，執行(8)；如否，執行(3)；(3)、獲得下一個遍歷像素；(4)、判斷該像素是否遍歷，如是，執行(2)；如否，執行(5)；(5)、判斷該像素值是否為1，如是，執行(6)；如否，執行(7)；(6)、廣度優先搜索像素值為1的連通區域，再執行(2)；(7)、將該點標記為已遍歷，再執行(2)；(8)、判斷是否連通區域有三個，如是，執行(9)；如否，則得到肺實質最終模版；(9)、將面積最小的連通區域內所有的像素點的像素值置0，得到肺實質最終模版。

CT image based lung parenchyma template trachea elimination method based on breadth first search

\u672c\u53d1\u660e\u516c\u5f00\u4e86\u4e00\u79cd\u57fa\u4e8e\u5e7f\u5ea6\u4f18\u5148\u641c\u7d22\u7684CT\u56fe\u50cf\u80ba\u5b9e\u8d28\u6a21\u677f\u6c14\u7ba1\u6d88\u9664\u65b9\u6cd5\uff0c\u4f9d\u6b21\u8fdb\u884c\u4ee5\u4e0b\u6b65\u9aa4\uff1a(1)\u3001\u4ece\u80ba\u5b9e\u8d28\u6a21\u677f\u4e2d\u7684\u904d\u5386\u50cf\u7d20\u5f00\u59cb\u904d\u5386\uff1b(2)\u3001\u5224\u65ad\u662f\u5426\u904d\u5386\u7ed3\u675f\uff0c\u5982\u662f\uff0c\u6267\u884c(8)\uff1b\u5982\u5426\uff0c\u6267\u884c(3)\uff1b(3)\u3001\u83b7\u5f97\u4e0b\u4e00\u4e2a\u904d\u5386\u50cf\u7d20\uff1b(4)\u3001\u5224\u65ad\u8be5\u50cf\u7d20\u662f\u5426\u904d\u5386\uff0c\u5982\u662f\uff0c\u6267\u884c(2)\uff1b\u5982\u5426\uff0c\u6267\u884c(5)\uff1b(5)\u3001\u5224\u65ad\u8be5\u50cf\u7d20\u503c\u662f\u5426\u4e3a1\uff0c\u5982\u662f\uff0c\u6267\u884c(6)\uff1b\u5982\u5426\uff0c\u6267\u884c(7)\uff1b(6)\u3001\u5e7f\u5ea6\u4f18\u5148\u641c\u7d22\u50cf\u7d20\u503c\u4e3a1\u7684\u8fde\u901a\u533a\u57df\uff0c\u518d\u6267\u884c(2)\uff1b(7)\u3001\u5c06\u8be5\u70b9\u6807\u8bb0\u4e3a\u5df2\u904d\u5386\uff0c\u518d\u6267\u884c(2)\uff1b(8)\u3001\u5224\u65ad\u662f\u5426\u8fde\u901a\u533a\u57df\u6709\u4e09\u4e2a\uff0c\u5982\u662f\uff0c\u6267\u884c(9)\uff1b\u5982\u5426\uff0c\u5219\u5f97\u5230\u80ba\u5b9e\u8d28\u6700\u7ec8\u6a21\u7248\uff1b(9)\u3001\u5c06\u9762\u79ef\u6700\u5c0f\u7684\u8fde\u901a\u533a\u57df\u5185\u6240\u6709\u7684\u50cf\u7d20\u70b9\u7684\u50cf\u7d20\u503c\u7f6e0\uff0c Get the final template of the lung parenchyma.

【技術實現步驟摘要】
基于廣度優先搜索的CT圖像肺實質模板氣管消除方法
本專利技術涉及一種基于廣度優先搜索的肺部CT圖像肺實質模板氣管區域消除方法。
技術介紹
隨著醫學成像技術的發展和成熟，醫學影像在肺部疾病診斷中的起到了重要的作用。CT利用精確準直的X線束、γ射線、超聲波等，與靈敏度極高的探測器一同圍繞人體的某一部位作一個接一個的斷面掃描，它已經是肺部疾病檢查的一個重要手段。在計算機輔助檢測中，需要對肺部CT圖像進行特征提取、分析和識別等，而普通的肺部CT圖像中除了肺實質，還有一些其他的器官和組織，以及CT圖像背景，直接對整張CT圖像進行特征提取，會影響識別的精度，因此，需要對肺部CT圖像進行肺實質的分割。現有的方法中往往是通過迭代閾值法、區域生長法等方法得到肺實質分割模板，通過模板對原始肺部CT圖像進行掩模操作得到肺實質圖像，而得到的肺實質分割模板往往會存在氣管區域，這樣提取到的肺實質就會包含氣管區域，如果對圖像進行膨脹操作，可能會導致肺實質區域和氣管區域連通，造成干擾，同時，存在氣管區域對肺實質提取ROI，即感興趣區域，以及計算機輔助診斷也會存在不同程度的干擾。因此，需要對現有技術進行改進。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種基于廣度優先搜索的CT圖像肺實質模板氣管消除方法，即，一種基于廣度優先搜索的肺部CT圖像肺實質模板氣管區域消除方法。為了解決上述問題，本專利技術提供一種基于廣度優先搜索的CT圖像肺實質模板氣管消除方法，以肺實質模板左下角的像素點為坐標原點(0，0)，建立二維x-y坐標系，每個坐標點代表一個像素，每一個點包含三個屬性：1)、該點的像素值p，屬于肺實質和氣管區域的部分為1，其余區域為0；2)、該點是否已遍歷的標識變量visited，已遍歷的點visited為1，未遍歷的點visited為0；3)、該點所屬連通區域的序號n，初始為0，0表示除肺實質和氣管以外的區域、該點所屬連通區域的序號n，初始為0，0表示除肺實質和氣管以外的區域；消除方法包括依次進行以下步驟：(1)從肺實質模板中的遍歷像素(0，0)開始遍歷；(2)判斷是否遍歷結束(肺實質模板全部的像素被遍歷)，如果是，則執行(8)；如果否，則執行(3)；此步驟(2)的判斷規則為按從左到右，從下到上的順序遍歷像素點，當遍歷到最右上角的點(即(max-x-1,max-y-1))時，遍歷結束；因此，當前遍歷的點是最右上角的點時，判斷為“是”；當前遍歷的點不是最右上角的點時，判斷為“否”；(3)獲得下一個遍歷像素，獲得順序為肺實質模板的外層循環為y從0到(max-y–1)，內層循環為x從0到(max-x-1)；(4)判斷該像素是否遍歷，如果是，則執行(2)；如果否，則執行(5)；此步驟(4)的判斷規則同步驟(2)；(5)判斷該像素值是否為1，如果是，則執行(6)；如果否，則執行(7)；(6)廣度優先搜索像素值為1的連通區域，再執行(2)；(7)將該點標記為已遍歷，再執行(2)；(8)判斷是否連通區域有三個，如果是，則執行(9)；如果否，則得到肺實質最終模版；(9)將面積最小的連通區域內所有的像素點的像素值置0(即，將面積最小的連通區域置0)，得到肺實質最終模版。作為本專利技術的基于廣度優先搜索的CT圖像肺實質模板氣管消除方法的改進：遍歷的順序為循環遍歷肺實質模板中每一個點外層循環為y從0到(max-y–1)，內層循環為x從0到(max-x–1)；遍歷肺實質模板像素點流程為：(1)使y＝0；(2)判斷y是否等于max-y，如果等于，過程結束；如果不等于，則執行(3)；(3)使x＝0；(4)判斷x是否等于max-x，如果等于，則給y加上1，執行(2)；如果不等于，則執行(5)；(5)判斷visited是否等于1，如果等于，則執行(6)；如果不等于，則使visited＝1后執行(7)；(6)使x加上1，再執行(4)；(7)使visited等于1；(8)判斷p是否等于1，如果等于，則執行(9)；如果不等于；則執行(6)；(9)使counter加上1；(10)搜索連通區域后再執行(6)。作為本專利技術的基于廣度優先搜索的CT圖像肺實質模板氣管消除方法的進一步：未遍歷過的點構造一個棧數據結構stack，和一個數組array，用于記錄連通區域的像素數量，即該連通區域的面積，array中的初始值均為1；廣度優先搜索像素值為1的連通區域的過程為：(1)判斷stack是否為空，如果是，則結束；如果否，則執行(2)；(2)從stack中取出一個點A(x，y)，即出棧；(3)使visited＝1，即該點標記為已遍歷；(4)使n＝counter，即將該點的所屬連通區域序號置為counter；(5)使array[counter-1]＝array[counter-1]+1，即將array中和counter對應的位置計數加1；(6)得到(x，y+1)、(x，y-1)、(x+1，y)和(x-1，y)四個點，依次進行判斷；(7)判斷四個點是否均已判斷，如果是，執行(1)；如果否，執行(8)；(8)判斷是否visited＝0且p＝1，如果是則執行(9)；如果否，執行(7)；(9)將該點入棧，再執行(7)。作為本專利技術的基于廣度優先搜索的CT圖像肺實質模板氣管消除方法的進一步：判斷是否連通區域有三個和將面積最小的連通區域置0的過程為：(1)使y＝0；(2)判斷y是否等于max-y，如果等于，過程結束得到肺實質最終模版；如果不等于，則執行(3)；(3)使x＝0；(4)判斷x是否等于max-x，如果等于，則給y加上1，執行(2)；如果不等于，則執行(5)；(5)判斷n是否等于n-min，如果等于，則時p＝0后執行(6)；如果不等于，則直接執行(6)；(6)x加上1后執行(4)。備注說明：max-x對應橫坐標的最大值，即圖像的右邊界，數據來自圖像橫向的長度(像素點)；max-y對應縱坐標的最大值，即圖像的上邊界，數據來自圖像縱向的長度(像素點)；n-min對應array[0]、array[1]和array[2]中的最小值對應的序號，如array[1]是array[0]、array[1]和array[2]中的最小值，則n-min＝1。本專利技術具有如下技術優勢：1、已有的公開方法中，并沒有明確說明生長的具體步驟，且一般的生長是基于深度優先搜索的方式，當圖像很大時，可能會導致遞歸深度過大，棧溢出的問題。而本專利技術是基于廣度優先搜索的方式擴展連通區域，解決了該問題，并給出了詳細的技術說明。2、已有的氣管去除的公開方法中，對氣管區域的判定是基于圖像灰度值特點的，由于氣管內充滿氣體，CT值很低，而外層組織的CT值較高，以CT值范圍的不同來提取氣管區域，這種方法需要對原CT圖像進行操作，而不是二值化的模板圖像，會受拍攝等因素的影響。本專利技術對氣管區域的判定是基于面積大小的特點的，即氣管區域的面積小于肺實質區域的面積。在獲取到各連通區域后，需要統計各連通區域的面積，面積最小的區域為氣管區域，將其去除。這種方法是對二值化的模板圖像進行操作，減少了CT值變化的不確定性。3、已有的公開方法中，初始種子點的選取往往需要手工干預，增加了工作量和復雜度。本專利技術采用遍歷像素點的方式，自動搜索種子點并生長，提高了效率，也減少了誤差。附本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于廣度優先搜索的CT圖像肺實質模板氣管消除方法，其特征在于：以肺實質模板左下角的像素點為坐標原點(0，0)，建立二維x?y坐標系，每個坐標點代表一個像素，每一個點包含三個屬性：1)、該點的像素值p，屬于肺實質和氣管區域的部分為1，其余區域為0；2)、該點是否已遍歷的標識變量visited，已遍歷的點visited為1，未遍歷的點visited為0；3)、該點所屬連通區域的序號n，初始為0，0表示除肺實質和氣管以外的區域、該點所屬連通區域的序號n，初始為0，0表示除肺實質和氣管以外的區域；消除方法包括依次進行以下步驟：(1)從肺實質模板中的遍歷像素(0，0)開始遍歷；(2)判斷是否遍歷結束，如果是，則執行(8)；如果否，則執行(3)；(3)獲得下一個遍歷像素，獲得順序為肺實質模板的外層循環為y從0到(max?y–1)，內層循環為x從0到(max?x?1)；(4)判斷該像素是否遍歷，如果是，則執行(2)；如果否，則執行(5)；(5)判斷該像素值是否為1，如果是，則執行(6)；如果否，則執行(7)；(6)廣度優先搜索像素值為1的連通區域，再執行(2)；(7)將該點標記為已遍歷，再執行(2)；(8)判斷是否連通區域有三個，如果是，則執行(9)；如果否，則得到肺實質最終模版；(9)將面積最小的連通區域內所有的像素點的像素值置0，得到肺實質最終模版。...

【技術特征摘要】
1.基于廣度優先搜索的CT圖像肺實質模板氣管消除方法，其特征在于：以肺實質模板左下角的像素點為坐標原點(0，0)，建立二維x-y坐標系，每個坐標點代表一個像素，每一個點包含三個屬性：1)、該點的像素值p，屬于肺實質和氣管區域的部分為1，其余區域為0；2)、該點是否已遍歷的標識變量visited，已遍歷的點visited為1，未遍歷的點visited為0；3)、該點所屬連通區域的序號n，初始為0，0表示除肺實質和氣管以外的區域、該點所屬連通區域的序號n，初始為0，0表示除肺實質和氣管以外的區域；消除方法包括依次進行以下步驟：(1)從肺實質模板中的遍歷像素(0，0)開始遍歷；(2)判斷是否遍歷結束，如果是，則執行(8)；如果否，則執行(3)；(3)獲得下一個遍歷像素，獲得順序為肺實質模板的外層循環為y從0到(max-y–1)，內層循環為x從0到(max-x-1)；(4)判斷該像素是否遍歷，如果是，則執行(2)；如果否，則執行(5)；(5)判斷該像素值是否為1，如果是，則執行(6)；如果否，則執行(7)；(6)廣度優先搜索像素值為1的連通區域，再執行(2)；(7)將該點標記為已遍歷，再執行(2)；(8)判斷是否連通區域有三個，如果是，則執行(9)；如果否，則得到肺實質最終模版；(9)將面積最小的連通區域內所有的像素點的像素值置0，得到肺實質最終模版。2.根據權利要求1所述的基于廣度優先搜索的CT圖像肺實質模板氣管消除方法，其特征在于：遍歷的順序為循環遍歷肺實質模板中每一個點外層循環為y從0到(max-y–1)，內層循環為x從0到(max-x–1)；遍歷肺實質模板像素點流程為：(1)使y＝0；(2)判斷y是否等于max-y，如果等于，過程結束；如果不等于，則執行(3)；(3)使x＝0；(4)判斷x是否等于max-x，如果等于，則給y加上1，執行(2)；如果不等于，則執行(5)；(5)判斷visited是否等于1，如果等于，則執行(6)；如果不等...

【專利技術屬性】
技術研發人員：金心宇，劉俊洋，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：浙江,33