基于多級檢索的單模態(tài)醫(yī)學(xué)影像檢索系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著各種醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的大量涌現(xiàn)，醫(yī)學(xué)圖像成為現(xiàn)代臨床診斷和醫(yī)學(xué)研究中不可或缺的工具。面對這些海量的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)，如何有效地組織、管理和檢索大規(guī)模的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)，已經(jīng)成為當(dāng)前迫切需要解決的問題。隨著圖像歸檔與通信系統(tǒng)（PictureArchiveandCommunicationSystem，PACS）的發(fā)展，它解決了數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像的獲取、顯示、存儲、傳輸和管理，而保證PACS成為全開放系統(tǒng)的重要標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議是醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信標(biāo)準(zhǔn)（Digit

2、alImagingandCommunicationinMedicine，DICOM）。
　　在目前的DICOM網(wǎng)絡(luò)中，圖像的檢索都是基于文本進(jìn)行的，這種檢索方式很難反映出醫(yī)學(xué)圖像所蘊(yùn)含的豐富信息，傳統(tǒng)的文本檢索技術(shù)使得醫(yī)學(xué)圖像在醫(yī)學(xué)診斷和研究等領(lǐng)域的應(yīng)用受到了極大的限制，基于內(nèi)容的圖像檢索技術(shù)（Content-BasedImageRetrieval，CBIR）應(yīng)運(yùn)而生。它的主要思想是根據(jù)圖像的視覺內(nèi)容特征，如顏色、紋理、形狀、空間

3、關(guān)系等，建立圖像的特征矢量，在數(shù)據(jù)庫中查找具有與待查詢圖像特征矢量最為相近的特征矢量，并按相似度高低返回給用戶原圖像，此類的檢索一般不含文本信息的檢索，而在臨床實(shí)踐中，從病人姓名或年齡等查詢圖像的需要始終存在。
　　本文深入分析了醫(yī)學(xué)圖像檢索的特點(diǎn)，根據(jù)用戶的不同需求和目的，提出了一種多級檢索模式。此模式將文本檢索與視覺內(nèi)容檢索相結(jié)合，可以讓用戶對圖像有不同檢索需求的情況下，逐步縮小檢索的范圍從而查找滿足需要的圖像。
　　實(shí)

4、驗(yàn)中，一級檢索是基于文本數(shù)據(jù)的檢索，首先在保證目前DICOM網(wǎng)絡(luò)中傳統(tǒng)文本檢索方式的基礎(chǔ)上，改變原有人工錄入數(shù)據(jù)的方式，通過解析DICOM文件中圖像所含有的信息實(shí)現(xiàn)文本數(shù)據(jù)的自動提取和錄入，這些信息包含了醫(yī)院環(huán)境下圖像所涉及的絕大部分信息，包括患者、研究、序列、圖像等信息，并通過這些文本信息建立索引。基于DICOM的文本檢索能夠使用戶通過已知的圖像外部信息查找圖像，也能夠限定圖像檢索的范圍，如圖像類型、病人年齡等，使檢索的內(nèi)容更加詳細(xì)具

5、體，減少了人工錄入的工作量和錯誤率，提高了數(shù)據(jù)錄入的速度。
　　二級和三級檢索是基于醫(yī)學(xué)圖像視覺內(nèi)容的檢索，由于不同醫(yī)學(xué)圖像以及不同成像模式所適用的感興趣分割方法和需要提取的特征有很大不同，為了檢測多級檢索模式的可行性，本文選取了具有明確病理診斷分類的乳腺X線圖像作為基于視覺內(nèi)容檢索的目標(biāo)圖像。實(shí)驗(yàn)分別設(shè)計(jì)了針對乳房主塊區(qū)域的檢索和對感興趣區(qū)域（RegionofInteresting，ROI）的檢索，首先對乳腺圖像進(jìn)行預(yù)處理，通過

6、去除背景、胸肌、橫向邊框等噪聲，提取乳房主塊區(qū)域，然后通過主塊區(qū)域提取的統(tǒng)計(jì)紋理和形狀特征向量建立特征向量庫，通過對向量間相似性的比較，實(shí)現(xiàn)二級檢索，并在乳房主塊區(qū)域檢索結(jié)果的基礎(chǔ)上，對這些圖像感興趣病灶區(qū)域進(jìn)行特征的提取并建立索引，實(shí)現(xiàn)三級檢索，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，分級檢索可以更加針對用戶感興趣的信息和目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行檢索，有利于提高用戶對檢索結(jié)果的滿意度。
　　由于基于視覺內(nèi)容檢索時(shí)所選取的特征向量具有一定的冗余性，為了得到更好的特征參