基于M-reps的可形變模型及其在心臟分割中的應用.pdf

1、德國科學家倫琴1895年發(fā)現(xiàn)X射線，使得以非侵入方式取得內(nèi)部組織影像成為可能，此后僅僅幾個月時間，它就開始被應用于醫(yī)學影像。最近幾十年來，新圖像獲取技術(shù)日趨成熟，給臨床醫(yī)學帶來了前所未有的幫助。在醫(yī)學圖像獲取之后，對影像的后期處理和分析就成了醫(yī)學診斷的直接根據(jù)，最近十年間，各種醫(yī)學處理技術(shù)層出不窮，并形成了獨立的新興學科。如今，對醫(yī)學圖像處理的研究在全世界范圍內(nèi)各大醫(yī)學影像研究機構(gòu)都在進行著。醫(yī)學圖像分割是醫(yī)學圖像處理與分析的一個重要領(lǐng)

2、域，同時也是計算機輔助診斷與治療的基礎(chǔ)。圖像分割對于醫(yī)學圖像處理具有重要的意義，如結(jié)構(gòu)分析、運動分析、三維可視化等后續(xù)操作以及輔助外科手術(shù)、放射治療等醫(yī)學應用，都假設(shè)已經(jīng)對圖像進行了準確的分割。圖像分割是一個基礎(chǔ)性的問題，同時也一個經(jīng)典難題。過去的二十年間，在圖像分割領(lǐng)域里，出現(xiàn)了各種新思路，新方法。目前，可變形模型方法已經(jīng)逐漸發(fā)展成為圖像分割最為活躍和成功的研究領(lǐng)域之一，在許多文獻中提到的主動輪廓、可變形輪廓或可變形表面都屬于可變形模

3、型?？勺冃文Ｐ偷幕舅枷胧墙⒛Ｐ偷哪芰亢瘮?shù)，在模型內(nèi)部控制力和外部圖像力相互作用下使曲線或曲面運動變形并使能量函數(shù)達到最小化，從而收斂到圖象中的對象邊緣或感興趣的圖像特征。本文回顧了經(jīng)典snakes可形變模型，及其他的擴展形變模型，著重介紹了可形變模型的基本理論及數(shù)學原理?；诳尚巫兡Ｐ偷姆椒ㄒ元毺氐奶幚硎址@示出其突出的優(yōu)點：圖像數(shù)據(jù)、初始估計和目標輪廓統(tǒng)一于一個特征提取過程中；自頂向下的分割機制能夠利用高層信息(如通過人機交互、統(tǒng)

4、計模型等來限制模型的變形)來指導低層分割；經(jīng)適當?shù)爻跏蓟?，模型能夠自主地收斂于能量極小值狀態(tài)?？尚巫兡Ｐ图饶鼙３执指罱Y(jié)構(gòu)體的整體性，又能有效的符合實際圖像的特征。本文首先介紹了國際上較新出現(xiàn)的m-reps可形變模型理論，然后通過對從醫(yī)院獲得的實際心臟數(shù)據(jù)手工分割的結(jié)果建立參數(shù)化的m-reps可形變模型。利用這個m-reps可形變模型，本文對三組實際的心臟圖像進行了實驗。實驗過程如下：首先把建好的m-reps模型初始化放置入待分割圖像

5、中，然后根據(jù)模型的參數(shù)與實際圖像數(shù)據(jù)進行一系列coarse-to-fine的形變，這些形變的終止狀態(tài)都是要使得一個目標能量函數(shù)取極值(最優(yōu)化)，該目標函數(shù)包括幾何典型度與模圖匹配度兩項，這樣既保持模型的整體形態(tài)又保證了分割結(jié)果與待分割圖像的匹配。把收斂狀態(tài)時的m-reps模型還原成邊界表示方式，即得到待分割圖像的分割結(jié)果。文章對分割結(jié)果進行了分析，并與對相同數(shù)據(jù)進行人工分割的結(jié)果作科學的比較。M-reps以其表示物體結(jié)構(gòu)的有效性、多層次