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专利号: 2020100406059
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于结构特征优化的颈动脉级联学习分割方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

步骤1、通过初始分割模型获得预分割S:通过颈动脉分割方法获得预分割的三维二值图像;

步骤2、基于分割子区域的距离来优化分割,过程如下:步骤2.1:对预分割S提取其区域范围信息,优化分割结果,将n个分割区域分为最大区域R_max和待判定区域R_i(i=1,...,n‑1);

步骤2.2:定义在S中根据8连通规则可统计所有的区域的点集Ri,其中包含体素个数最多的最大区域的点集Rm,通过计算其他区域点集与最大区域点集的欧氏距离,以最小的欧式距离代表区域间的距离:

2

Di=min||Rm‑Ri||,i={1,...,n‑1}Sn={R0,...Rn‑1,Rm},Sn=Sn‑1∪{Rm}其中Sn代表内腔预分割的区域集合,包含n个区域,除去最大区域Rm,其余的区域为待判定区域Ri的集合Sn‑1;

步骤2.3:然后利用距离门限值dmin来筛选预分割中的异常分割区域,得到优化后的区域Sopt,

其中对于体素数量过大的区域,通过用Marching‑Cubes方法构建三维表面以简化计算量;

步骤3、基于中心线端点距离来优化分割,过程如下:步骤3.1:分别对每个预分割提取其中心线信息,用三维细化方法Lee‑1994获得每个区域的中心线;

步骤3.2:对优化后的区域的中心线,并找到他们的端点集Pi,对于最大区域Rm有其骨架的端点集Pm;

步骤3.3:计算待判定端点集Pi到最大区域端点Pm之间的欧氏距离,并用最大端点距离门限值来进一步筛选距离过大的区域,从而进一步优化分割;

步骤4、基于血管方向和中心线端点向量夹角来优化分割,过程如下:步骤4.1:对优化后的区域,在计算出每个待判定区域所代表的血管中心线后,利用主成分分析方法PCA来获得该中心线的大致方向:T

U∑V=P(x,y,z)‑P′(x′,y′,z′)上式中,P(x,y,z)代表每个中心线上所有的点集位置构成的n×3矩阵,P’(x’,y’,z’)为点集的平均位置,在SVD分解时他们行数相同,P’(x’,y’,z’)复制自身来实现,通过SVD分解之后矩阵V的第一行代表该中心线的方向,即血管方向Vc;

步骤4.2:用最大区域中心线端点和待判定区域端点定义端点向量集Vep:其中EO和EM分别为每个待判定中心线端点点集和最大区域中心线端点集;

步骤4.3:然后用端点向量集和血管方向集,定义中心线端点和最大区域中心线端点的夹角集Ai:

其中,

N代表端点向量集中的向量个数,Copt为优化后的中心线集,只要夹角集中有一个角度小于角度门限值θthr,该中心线代表的待判定区域就会保留;

步骤5、利用优化后的分割训练新的分割模型:最后利用优化后的预分割结果,结合初始图像进行级联分割模型的训练。

2.如权利要求1所述的一种基于结构特征优化的颈动脉级联学习分割方法,其特征在于,所述步骤1中,分割方法为半自动三维主动轮廓模型方法、基于机器学习的分割方法或基于深度学习语义分割的方法。