一种应用于磁共振图像壳核的交互式分割方法
【专利摘要】一种应用于磁共振图像壳核的交互式分割方法，属于图像处理领域。通过引导交互操作设置源节点和目标节点，进而推测待分割目标区域，并使用降低节点数目的方法将待分割图像的目标区域生成节点图；对节点图使用分区域和分方向代价函数，将目标区域生成带权有向图；使用最短路径寻优方法从带有权值有向图中寻找两条从源节点到目的节点的最短路径，构成闭合轮廓完成分割。本发明采用多种策略设计代价函数并约束最短路径搜索范围，通过降低节点数目和引导交互操作，使脑部磁共振图像壳核区域的分割准确、快速、稳定。
【专利说明】-种应用于磁共振图像壳核的交互式分割方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于图像处理领域，具体涉及一种应用于脑部磁共振图像基底节区壳核目 标的分割方法。
【背景技术】
[0002] 图像分割是图像分析、理解、三维可视化的前提条件，是一种从给定图像中提取特 定目标的图像处理技术。目前，很多学者开展了对医学图像分割方法的研究，相应的图像分 割方法和技术也已经并不断被提出； 基于最短路径思想的交互式分割方法相比其他交互式分割方法，只需很少的交互操作 就能获得较好的分割效果，在医学图像分割领域中具有较高的关注度和广泛应用。最短路 径问题是图论中关于如何在赋权图中找出两节点之间权的总和最小的路径问题。最短路径 问题已在网络通信、路径规划等问题中被广泛的研究和使用。很多最优化问题都可以和最 短路径问题等价，事实上最短路径已经被成功的应用到了图像分割领域。其快速准确的分 割特点吸引了大量的研究人员的关注，是一种被广泛研究的交互式图像分割方法； 基于最短路径思想的图像分割方法的典型代表是Live-Wire算法。Live-Wire算法是 由Barrett和Mortensen提出的基于最短路径思想的一种交互式边缘提取和图像分割方 法。随后国内外很多学者开展了基于此方法的研究。各种改进方法层出不穷，应用范围也 越来越广。基于最短路径思想的图像分割方法往往有很强的针对性，并不是一种通用的图 像分割框架，通常设计者会结合其研究对象的特点将最短路径的思想应用于其中，这也是 制约基于最短路径的图像分割方法应用的一个原因； 在实际应用于脑部磁共振图像壳核区域的分割时，Live-Wire及其改进的基于最短路 径思想的分割方法不能够有效地识别壳核外侧模糊边缘，容易被外侧屏状核处的边缘吸 弓丨，造成边缘泄露，导致分割结果不准确。
【发明内容】
[0003] 在针对经典Live-Wire及其多种改进方法分割壳核外侧模糊边缘失败的缺陷，本 发明设计了一种应用于磁共振图像壳核的交互式分割方法。本发明在分割过程中通过采用 分区域和分方向的代价函数，引入降低节点数目的估计方法，使用约束路径搜索区域的方 案和引导交互操作的策略，有效的实现了对磁共振图像基底节区壳核区域的分割。
[0004] 本发明的核心技术方案主要有以下三个方面： 1.分区域代价函数 为了能够有效地识别壳核外侧边缘，本发明采用基于灰度的方案设计壳核外侧边缘代 价函数。壳核外节点与节点<7连接的代价函数(^，<7)定义如下：
【权利要求】
1. 一种应用于磁共振图像壳核的交互式分割方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤1 :借助Canny边缘引导进行交互式节点选取； 步骤2 :根据节点对目标所在区域进行估计； 步骤3 :根据参数将估计区域分成两个区域； 步骤4 :使用不同的代价函数对两个分区生成带权值节点图； 步骤5 :分别对两个区域的节点图使用最短路径进行边缘搜索； 步骤6 :从两个区域得到的边缘形成分割结果； 步骤7 :若分割结果不够准确则调整参数则转至步骤3,否则分割过程结束。
2. 在根据权利要求1所述的一种应用于磁共振图像壳核的交互式分割方法，其特征在 于：在所述步骤4中使用的内外区域代价函数按照仏^和进行设定，匕^和分别按照 下式计算
其中，σ为调节参数，/为图像，J(p)为/7点的灰度值；
其中，，为调节参数J为图像为/7点的梯度值； 瓦由下式计算。
3. 根据权利要求1所述的一种应用于磁共振图像壳核的交互式分割方法，其特征在 于：在所述步骤5中对节点图的中最短路径的搜索分别在两个由不同区域按照不同的搜索 方向和区域约束进行。
【文档编号】G06T7/00GK104103071SQ201410296751
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】董恩清, 李贞国, 杨佩, 孙文燕, 仲伟冲, 孙华魁 申请人:山东大学（威海）