基于多图谱活动轮廓模型的脑部图像分割

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1、第３９卷第７期计算机学报Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．７２０１６年７月ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＯＭＰＵＴＥＲＳＪｕｌｙ２０１６基于多图谱活动轮廓模型的脑部图像分割张明慧卢振泰张娟阳维陈武凡张煜（南方医科大学医学图像处理重点实验室广州５１０５１５）（南方医科大学生物医学工程学院广州５１０５１５）摘要丘脑、海马体、伏隔核、尾状核等关键脑结构的位置、体积、形态等的变化与多种脑部疾病息息相关，对其精准分割是进行相关定量分析的前提．然而在磁共振图像中这些结构对比度不高、边界模糊，传统方法只是利用了标号图像，没有考虑到待分割图像、先验信息等，因无法实现准确分割．文中将多图

2、谱配准与活动轮廓模型相结合，提出了一种新的多图谱活动轮廓模型框架，有效地利用了图谱的先验信息和待分割图像的灰度信息，将多图谱的形状先验项引入到活动轮廓模型中，并在融合标号图像的过程中利用活动轮廓模型校正配准引起的误差，可以得到光滑、准确的分割结果．该框架包含３个部分：第１部分为图谱先验项，利用配准的局部相似性作为权重融合多个图谱的信息；第２部分为数据项，利用待分割图像的局部信息，可以校正配准中的误差；第３部分为平滑项，用于保证曲线在演化过程中的平滑．大量的实验表明了该方法的有效性和准确性．关键词磁共振图像；多图谱配准；活动轮廓模型；多图谱活动轮廓模型；图谱先

3、验中图法分类号ＴＰ３９１犇犗犐号１０．１１８９７／ＳＰ．Ｊ．１０１６．２０１６．０１４９０犅狉犪犻狀犐犿犪犵犲犛犲犵犿犲狀狋犪狋犻狅狀犅犪狊犲犱狅狀犕狌犾狋犻狆犾犲犃狋犾犪狊犃犮狋犻狏犲犆狅狀狋狅狌狉犕狅犱犲犾ＺＨＡＮＧＭｉｎｇＨｕｉＬＵＺｈｅｎＴａｉＺＨＡＮＧＪｕａｎＹＡＮＧＷｅｉＣＨＥＮＷｕＦａｎＺＨＡＮＧＹｕ（犓犲狔犔犪犫狅狉犪狋狅狉狔犳狅狉犕犲犱犻犮犪犾犐犿犪犵犻狀犵狅犳犛狅狌狋犺犲狉狀犕犲犱犻犮犪犾犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犌狌犪狀犵狕犺狅狌５１０５１５）（犛犮犺狅狅犾狅犳犅犻狅犿犲犱犻犮犪犾犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵，犛狅狌狋犺犲狉狀犕犲犱犻犮犪犾

4、犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犌狌犪狀犵狕犺狅狌５１０５１５）犃犫狊狋狉犪犮狋Ｖａｒｉｏｕｓｂｒａｉｎｄｉｓｅａｓｅｓａｒｅｃｌｏｓｅｌｙｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｓｉｚｅａｎｄｓｈａｐｅｃｈａｎｇｅｓｏｆｋｅｙｂｒａｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｓｕｃｈａｓｈｉｐｐｏｃａｍｐｕｓ，ａｃｃｕｍｂｅｎｓ，ｃａｕｄａｔｕｍ，ａｎｄｔｈａｌａｍｕｓ．Ｉｔｒｅｑｕｉｒｅｓｔｈｅａｃｃｕｒａｔｅｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｅｋｅｙｂｒａｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｉｒｃｈａｎｇｅｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｓｅｇ

5、ｍｅｎｔａｔｉｏｎｉｓｎｏｔａｃｃｕｒａｔｅｅｎｏｕｇｈｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｓｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｈａｖｅｎｏｃｌｅａｒｃｏｎｔｒａｓｔｅｄｂｏｕｎｄａｒｉｅｓｉｎＭＲｉｍａｇｅｓ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｗｅｐｒｏｐｏｓｅａｎｏｖｅｌｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｆｒａｍｅｗｏｒｋｔｈａｔｃｏｍｂｉｎｅｄｔｈｅｍｕｌｔｉａｔｌａｓｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎａｎｄａｃｔｉｖｅｃｏｎｔｏｕｒｍｏｄｅｌ．Ｗｅｕｔｉｌｉｚｅｔｈｅｐｒｉｏｒｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆａｔｌａｓｅｓａｎｄｔｈｅｇｒａｙｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔａｒｇｅｔｉｍａｇｅ．Ｔｈｅｓｈａｐｅｐｒ

6、ｉｏｒｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｂｅｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄｉｎｔｏｔｈｅａｃｔｉｖｅｃｏｎｔｏｕｒｍｏｄｅｌｍｏｄｅｌｉｎｇｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．ｔｈｅａｃｔｉｖｅｃｏｎｔｏｕｒｍｏｄｅｌｗｉｌｌｃｏｒｒｅｃｔｔｈｅｌａｂｅｌｅｒｒｏｒｓｉｎｔｈｅｌａｂｅｌｆｕｓｉｏｎｐｒｏｃｅｄｕｒｅ．Ｔｈｅｆｒａｍｅｗｏｒｋｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆｔｈｒｅｅｔｅｒｍｓ．Ｆｉｒｓｔｏｎｅｉｓｔｈｅａｔｌａｓｐｒｉｏｒｔｅｒｍ，ｗｈｉｃｈｕｓｅｓｔｈｅｌｏｃａｌｓｉｍｉｌａｒｉｔｙｍｅａｓｕｒｅａｓｗｅｉｇｈｔｔｏｉｎｃｏｒｐｏｒ

7、ａｔｅｔｈｅａｔｌａｓｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｓｅｃｏｎｄｏｎｅｉｓｄａｔａｔｅｒｍ，ｗｈｉｃｈｕｓｅｓｔｈｅｌｏｃａｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔａｒｇｅｔｉｍａｇｅｔｏｃｏｒｒｅｃｔｔｈｅｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎｅｒｒｏｒｓ．Ｔｈｅｔｈｉｒｄｏｎｅｉｓｓｍｏｏｔｈｔｅｒｍ，ｗｈｉｃｈｗａｓｕｓｅｄｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｓｍｏｏｔｈｎｅｓｓｏｆｔｈｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎｃｕｒｖｅ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｒｅｓｕｌｔｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｔｈｅｅｆｆｉｃａｃｙａｎｄａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄ．犓犲狔狑狅狉犱狊ｍａｇｎｅｔｉｃ

8、ｒｅｓｏｎａｎｃｅｉｍａｇｉｎｇ；ｍｕｌｔｉａｔｌ