基于漫水填充算法的肺实质分割方法

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1、基于漫水填充算法的肺实质分割方法　　摘要：在肺部疾病计算机辅助诊断方法中，肺实质分割是一个重要步骤。本文提出一种综合漫水填充算法、形态学运算和孔填充运算的分割方法，此算法能准确地的分割肺部实质，可有效解决左右肺部不易分离的问题。实验结果表明，该算法对于肺部实质分割富有成效。　　关键词：CT图像；漫水填充算法；形态学运算　　中图分类号：TP18文献标识码：A文章编号：1009-3044（2016）18-0205-03　　TheLungParenchymaSegmentationBasedonFloodfillingAl

2、gorithm　　FENGZong-Xue，DONGXiao　　（SchoolofPhysicalandElectronics，ShandongNormalUniversity，Jinan250014，China）　　Abstract：Lungsegmentationisanimportantstepinthemethodofcomputer-aideddiagnosisoflungdiseases.　　Thispaperproposesasegmentationmethodwhichcombinesfloodfil

3、lingalgorithmwithmorphologicaloperationsalgorithmandholefillingoperationsalgorithm.Thisalgorithmcansegmentthelungaccuratelyandcansolvetheproblemthatdifficulttoseparatetheleftandrightlungs.Manyexperimentsresultsshowthatthis8algorithm　　isveryeffectiveforlungsegme

4、ntation.　　Keywords：CTimages；floodfillingalgorithm；morphologicaloperationsalgorithm　　1概述　　对于肺部疾病，临床上广泛采用CT图像造影序列。分析拍摄的临床CT图像并重建三维血管，医生就能得到肺血管生理信息，其中肺实质分割是肺血管分割的一个基础。目前肺实质分割已成为一个研究热点，近年来产生了许多研究成果。　　现有的肺实质分割算法有很多种，如人工划线和边界跟踪[1]、阈值分割[2]，区域生长，分水岭[3]以及水平集[4]。其中，区域生长法

5、和阈值分割法在图像分割中被广泛应用，但是各自有自己的局限性。文献[5]中指出：阈值分割虽简单快速，但不能有效去除气管、支气管，更不能分割附在肺实质边缘的结节区域，且阈值选择比较困难；区域生长虽然能够分割附在肺实质边缘的结节区域，但是其对种子点及合并生长规则的选取比较敏感[6]。　　基于以上分析，本文提出一种综合漫水填充算法、形态学运算和孔填充算法的分割方法，以达到更好的肺部实质分割效果。　　2算法步骤　　在分析漫水填充算法、形态学运算和孔填充算法等分割方法的基础上，得出一种综合算法，其流程如图1所示。8　　首先对CT

6、图像进行预处理操作，包括二值化处理和膨胀处理；然后在背景区域选择种子点并进行颜色填充；最后做后续处理操作，即取反操作、孔洞填充和开运算。　　2.1预处理操作　　考虑到CT图像中肺部内部灰度值变化较小，而边缘轮廓处变化剧烈。因此，在肺实质分割阶段，首先对CT图像序列进行二值化操作把图像转换为二值图像，灰度值大于0的设置为前景，灰度值等于0的设置为背景，二值化公式为：　　公式（1）中，g（i，j）为CT图像中各点的像素值，p（i，j）为二值图像中的像素值。　　考虑到二值图像的边缘粗糙且存在孔洞，所以需要对二值图像进行膨胀

7、操作，通常膨胀1到3个像素，膨胀操作后肺部实质的初步轮廓已经明显，但是其除去肺实质以外的背景颜色不一，随后的处理需要把背景区域的颜色进行统一。　　2.2背景填充　　在预处理基础之上，进行背景颜色填充操作，本文采用快速漫水填充算法。漫水填充操作涉及三个参数，即初始种子点、目标颜色判定规则和替换颜色[7]，具体算法步骤为：　　（1）自动标记初始种子点（Xseed，Yseed）。　　（2）检索种子点八邻域，判断目标点的颜色。目标点颜色判断规则设定为：与初始种子点RGB各分量之差的绝对值小于某个阈值的像素点被认为与种子点同属

8、于一个区域。即：8　　公式（2）中，（r，g，b）是种子点的颜色，（R，G，B）是当前点的颜色，Threshold为设定的阈值。　　（3）以初始种子点为中心对图像进行颜色填充，即当满足判定条件时，用所选填充颜色替换当前颜色。本文选用八邻域漫水填充。　　八邻域漫水填充过程如图2所示，各点和区域如图2所示。从区域上所选种子点（黑色标记点）出发，通过