CT图像中肝脏分割的数学建模方法
[Abstract]:Segmenting accurate liver contour from abdominal CT image is a hot issue in medical image segmentation, and it is also a very challenging problem. In order to solve this problem, a semi-automatic and a fully automatic mathematical segmentation model is proposed in this paper. On the one hand, liver CT data have the characteristics of complex background, low contrast, weak boundary and high noise. On the other hand, liver tumors or other liver lesions often divide the liver into two subregions characterized by completely different characteristics. In particular, if liver tumors are located on the surface of the liver, accurate extraction of liver boundaries will be more difficult. Although this problem can be solved by multiple segmentation, it is necessary to process the volume data many times, which will inevitably increase the time consumption. Therefore, under the framework of active contour model, we propose a new hybrid variational model. In this model, the whole liver tissue with two subparts can be segmented by using only one level set function. This model innovatively introduces the geodesic distance selection technique to adaptively select the most similar features to drive the curve to the exact liver boundary. In addition, the proposed weighted histogram technique also contributes to accurate boundary extraction when defining local representation terms. The method of liver segmentation based on geodesic distance selection needs artificial initialization, which will reduce the clinical application of the method. For this reason, we give a fully automatic liver segmentation method by means of deep learning and graph cutting. This method consists of two parts: (I) learning the liver probability map by using three-dimensional convolution neural network and determining the initial liver region at the same time; (II) segmenting the initial liver contour precisely by using the prior probability information of the liver and the technique of graph cutting. This model does not need any manual operation, so it has potential clinical application value. In addition, the application of three-dimensional convolution neural network in this model is also an early work in the field of liver segmentation. All the segmentation models proposed in this paper are verified on the common data set. A large number of qualitative and quantitative experimental results show that the proposed model can accurately extract liver contours from CT images.
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:R816.5;TP391.41
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