X胸片肋骨检测算法研究

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X光胸片是肺部病变临床检测主要的医学影像检查手段之一。但是临床实践表明,单纯依靠放射医生读片检测X胸片中的病灶,常常会导致很高的病灶漏检率。导致X胸片中病灶漏检的一个主要原因,就是因为X胸片成像时,胸部不同部分结构在X胸片上相互重叠,从而导致肋骨或锁骨遮挡相应的肺部软组织与病变组织。因此将X胸片图像中肋骨遮挡重叠部分去除,暴露相应的肺部软组织与病变组织,对提高肺部病变的临床发现和诊断有重要的价值。  从X胸片图像中去除或抑制肋骨图像的关键是肋骨检测。目前已经有很多可用于X胸片肋骨检测的方法,其中比较常见是基于Hough变换的检测方法,其基本原理是利用点与线的对偶性,将图像空间的线条变为参数空间的聚集点,从而检测给定图像是否存在给定性质的曲线。但是,已有Hough变换算法多数计算量大,并且需要很大的存储空间,而且都是假设图像在计算机中能用理想的模型来描绘。然而在实际的检测肋骨的应用中,由于图像存在的噪声、有时数字化误差等因素影响,真实的边界在计算机中经常会失真。  针对上述问题,本文进行了如下工作,在对Hough变换进行了深入研究基础上,提出一种基于改进的快速Hough变换的肋骨检测算法,改进方法的思路是:首先利用PCA对给定X光图像中的聚集点集合进行降维处理,然后针对降维后的聚集点集合,找到所有由每一对点决定的边界段,随后找到所有点的子集进行组合直到接近于一条抛物线,在此基础上完成对肋骨的检测。  针对上述算法在检测精确度方面的不足,本论文提出一种结合活动轮廓模型的Hough变换肋骨边缘检测方法。首先依据医学解剖学知识,利用Hough变换对X胸片中的肋骨边缘做初检测定位。(为了减少检测时间,在利用Hough变换检测肋骨边缘之前,先对X胸片图像进行了隔离胸廓限制搜索肋骨区域操作运算。)然后利用基于边缘的活动轮廓Snake模型,根据X胸片肋骨图像能量特点,对肋骨边缘像素做进一步的检测,之后运用高斯曲线对胸部肋骨进行细分得到精度较高的肋骨边界。实验结果通过对比灰度图像检测法与LBF(局部活跃能量检测法)表明,上述算法能够对X光图像肋骨边缘进行检测,得到了比较好的效果,有一定的抗噪声性能。
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