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基于多尺度圖像分析的腫瘤分區(qū)識別方法及系統(tǒng)

專利號
CN119478564B
公開日期
2025-03-25
申請人
四川省腫瘤醫(yī)院(四川省成都市人民南路4段55號)
發(fā)明人
廖雄飛; 袁柯; 譚庭強; 王先良
IPC分類
G06V10/764; G06V10/26; G06V10/28; G06V10/54; G06V10/46; G06V10/42; G06V10/52; G06V10/74
技術(shù)領(lǐng)域
邊界,灰度,像素,腫瘤,分區(qū),區(qū)域,幾何,分析,灰度值,圖像
地域: 四川省 四川省成都市

摘要

本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)圖像分析技術(shù)領(lǐng)域,具體為基于多尺度圖像分析的腫瘤分區(qū)識別方法及系統(tǒng),包括以下步驟:基于輸入的醫(yī)學(xué)腫瘤分區(qū)圖像,定義像素塊的灰度值分布范圍,按固定尺寸劃分像素塊組,對像素塊的鄰域灰度值進行計算,通過像素塊群組灰度差值的累加,確定分布變化集合,生成多尺度灰度分布圖。本發(fā)明中,通過計算灰度值分布和像素塊群組灰度差值,增強腫瘤區(qū)域的圖像細節(jié)識別,提升腫瘤邊界解析能力,分析邊界區(qū)域紋理特征差異,量化灰度梯度差值和連接特性,提高幾何特性分析精度,結(jié)合空間幾何拓展數(shù)據(jù)和紋理特性,提升分區(qū)精度和圖像分析的準確性,有效規(guī)避邊界模糊區(qū)域的誤識別,提供更精細的腫瘤異質(zhì)性研究依據(jù)。

說明書

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布特征,結(jié)合邊界的形態(tài)特征,識別差異化區(qū)域的空間分布模式,依據(jù)識別結(jié)果進行區(qū)域細化劃分,生成腫瘤區(qū)域分區(qū)識別特征數(shù)值表。 [0053] 與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果在于: [0054] 本發(fā)明中,通過對醫(yī)學(xué)腫瘤分區(qū)圖像進行細致的灰度值分布計算和像素塊群組灰 度差值的累加,不僅增強腫瘤區(qū)域內(nèi)部的圖像細節(jié)識別,還提升不同腫瘤區(qū)域的邊界解析 能力。進一步分析邊界區(qū)域的紋理特征差異,結(jié)合鄰域連接關(guān)系,量化灰度梯度差值和連接特性,使得邊界區(qū)域的幾何特性分析更加精確,特別是邊界的周長、面積和邊緣連續(xù)性,為后續(xù)的幾何特征矩陣的構(gòu)建提供豐富的數(shù)據(jù)支持,通過結(jié)合空間幾何拓展數(shù)據(jù)與紋理特 性,精確標定腫瘤分區(qū)的邊界線,并對分區(qū)內(nèi)的像素塊進行統(tǒng)計分析,增強腫瘤區(qū)域的分區(qū)精度,提升圖像分析的細致度和準確性,有效避免傳統(tǒng)方法中對邊界模糊區(qū)域的誤識別和 漏判問題,同時提供了更精細的腫瘤異質(zhì)性研究依據(jù)。 附圖說明 [0055] 圖1為本發(fā)明的工作流程示意圖; [0056] 圖2為本發(fā)明中多尺度灰度分布圖的流程圖; [0057] 圖3為本發(fā)明中邊界分布特性數(shù)據(jù)的流程圖; [0058] 圖4為本發(fā)明中邊界連接權(quán)重表的流程圖; [0059] 圖5為本發(fā)明中候選幾何特征矩陣的流程圖; [0060] 圖6為本發(fā)明中空間幾何拓展數(shù)據(jù)的流程圖; [0061] 圖7為本發(fā)明中腫瘤區(qū)域分區(qū)識別特征數(shù)值表的流程圖。 具體實施方式 [0062] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白,以下結(jié)合附圖及實施例,對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解,此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明,并不用于限定本發(fā)明。 [0063] 在本發(fā)明的描述中,需要理解的是,術(shù)語“長度”、“寬度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系,僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述,而不是指示或暗示所指的裝 置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作,因此不能理解為對本發(fā)明的限 制。此外,在本發(fā)明的描述中,“多個”的含義是兩個或兩個以上,除非另有明確具體的限定。 [0064] 實施例1: [0065] 請參閱圖1,本發(fā)明提供一種技術(shù)方案:基于多尺度圖像分析的腫瘤分區(qū)識別方 法,包括以下步驟: [0066] S1:基于輸入的醫(yī)學(xué)腫瘤分區(qū)圖像,定義像素塊的灰度值分布范圍,按固定尺寸劃分像素塊組,對像素塊的鄰域灰度值進行計算,通過像素塊群組灰度差值的累加,確定分布變化集合,生成多尺度灰度分布圖; [0067] S2:基于多尺度灰度分布圖,提取像素塊的邊界區(qū)域,分析邊界區(qū)域的紋理特征差異,選取鄰域內(nèi)連接關(guān)系的區(qū)域,獲取邊界分布特性數(shù)據(jù),對連接關(guān)系和灰度梯度差值進行量化,針對邊界區(qū)域與連接特性進行分析,生成邊界連接權(quán)重表; [0068] S3:基于邊界連接權(quán)重表,提取權(quán)重區(qū)域內(nèi)的幾何特性,分析邊界周長、面積和邊緣連續(xù)性,對幾何特性數(shù)值進行對比,生成候選幾何特征矩陣,將候選幾何特征矩陣作為中心,分析鄰域的空間拓展特性,獲得空間幾何拓展數(shù)據(jù); [0069] S4:基于空間幾何拓展數(shù)據(jù),結(jié)合拓展區(qū)域和候選區(qū)域的紋理特性,分析邊界區(qū)域的特征分布,標定每個分區(qū)的邊界線,提取腫瘤分區(qū)內(nèi)的像素塊,對像素塊的形狀和分布進行特征統(tǒng)計,獲得腫瘤區(qū)域分區(qū)識別特征數(shù)值表。 [0070] 多尺度灰度分布圖包括像素塊灰度差值、像素塊群組灰度差值累加、分布變化集 合,邊界分布特性數(shù)據(jù)包括邊界分布密度、邊界分布形態(tài)、邊界分布規(guī)律,邊界連接權(quán)重表包括邊界區(qū)域紋理特征差異、連接區(qū)域灰度梯度差值、邊界連接關(guān)系,候選幾何特征矩陣包括邊界周長、邊界面積、邊緣連續(xù)性,空間幾何拓展數(shù)據(jù)包括拓展區(qū)域紋理特性、候選區(qū)域幾何形態(tài)、邊界特征分布,腫瘤區(qū)域分區(qū)識別特征數(shù)值表包括像素塊形狀、像素塊分布、分區(qū)內(nèi)邊界線特征。 [0071] 請參閱圖2,多尺度灰度分布圖的獲取步驟具體為: [0072] S111:基于輸入的醫(yī)學(xué)腫瘤分區(qū)圖像,定義醫(yī)學(xué)腫瘤分區(qū)圖像中的像素塊灰度值 分布范圍,按固定尺寸劃分圖像為多個像素塊組,每個像素塊由連續(xù)像素點組成,得到初始像素塊組分布數(shù)組; [0073] 在醫(yī)學(xué)腫瘤分區(qū)圖像分析中,首先定義每個像素塊的灰度值分布范圍,過程關(guān)鍵 在于從原始圖像中提取有效信息,灰度值分布范圍的定義依據(jù)圖像的統(tǒng)計特性,例如像素 強度的最大值和最小值,基于統(tǒng)計特性,將圖像按照預(yù)設(shè)的像素塊大小進行劃分,每個像素塊包括固定數(shù)量的像素點,像素點共同構(gòu)成一個像素塊組,對像素塊組進行統(tǒng)計分析,可以獲取初始像素塊組分布數(shù)組,這個數(shù)組是后續(xù)分析的基礎(chǔ),通過對數(shù)組中的每個元素進行 逐一分析,可以精確地控制處理過程,確保每一步操作都基于實際圖像數(shù)據(jù)進行,為后續(xù)的圖像處理和分析提供了堅實的基礎(chǔ)。

權(quán)利要求

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其中, 代表空間擴展特性系數(shù), 為鄰域特征值, 為中心特征值, 為權(quán)重參數(shù),為鄰域特征數(shù)量; 根據(jù)所述空間擴展系數(shù)分布結(jié)果,通過設(shè)定閾值提取空間擴展區(qū)域,將區(qū)域進行幾何特性聚合,分析與候選幾何特征的全局關(guān)系,得到空間幾何拓展數(shù)據(jù)。 7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于多尺度圖像分析的腫瘤分區(qū)識別方法,其特征在于,所述腫瘤區(qū)域分區(qū)識別特征數(shù)值表的獲取步驟具體為: 基于所述空間幾何拓展數(shù)據(jù),分析擴展區(qū)域和候選區(qū)域的紋理特性,提取邊界區(qū)域的特征分布,將數(shù)據(jù)用于腫瘤邊界線的標定,建立邊界線特征數(shù)據(jù)集; 利用所述邊界線特征數(shù)據(jù)集,從圖像數(shù)據(jù)集中提取與腫瘤邊界對應(yīng)的像素塊,對像素塊進行形狀和分布的統(tǒng)計分析,統(tǒng)計分析結(jié)果包括區(qū)域像素塊的亮度均值、亮度方差和形狀參數(shù),獲取形狀和分布統(tǒng)計數(shù)據(jù); 根據(jù)所述形狀和分布統(tǒng)計數(shù)據(jù),捕捉腫瘤形狀和分布數(shù)據(jù),分析每個數(shù)據(jù)點的幾何屬性和位置,提取邊界清晰度、緊湊程度和方向特征,采用公式: ; 生成腫瘤區(qū)域分區(qū)識別特征數(shù)值表; 其中, 表示腫瘤區(qū)域的識別特征數(shù)值, 是區(qū)域像素塊的亮度均值, 是亮度方差,是形狀參數(shù),和 是基于數(shù)據(jù)敏感性分析確定的調(diào)整系數(shù)。 8.基于多尺度圖像分析的腫瘤分區(qū)識別系統(tǒng),其特征在于,根據(jù)權(quán)利要求1?7任一項所述的基于多尺度圖像分析的腫瘤分區(qū)識別方法,所述系統(tǒng)包括: 灰度分布分析模塊基于輸入的醫(yī)學(xué)腫瘤分區(qū)圖像,按預(yù)設(shè)尺寸劃分像素塊組,提取每個像素塊中的灰度值,統(tǒng)計并分類差異化灰度范圍的像素塊,進行灰度分布統(tǒng)計分析,生成多尺度灰度分布圖; 邊界紋理分析模塊基于所述多尺度灰度分布圖,對腫瘤分區(qū)圖像中的邊界區(qū)域進行提取,識別邊界區(qū)域內(nèi)的紋理特征,利用灰度梯度計算對比相鄰像素的灰度差異,并按梯度值進行量化分類,生成邊界連接權(quán)重表; 幾何特征獲取模塊基于所述邊界連接權(quán)重表,提取邊界區(qū)域內(nèi)的幾何特征,包括周長、面積、邊緣連通度,采用周長與面積比率、邊緣曲率指標,對區(qū)域進行形態(tài)分析,對比區(qū)域的幾何特征,并結(jié)合空間拓展信息,獲取空間幾何拓展數(shù)據(jù); 空間幾何拓展特征分析模塊基于所述空間幾何拓展數(shù)據(jù),分析每個區(qū)域的拓展比例與分布特征,識別差異化區(qū)域的空間拓展特征,進行空間拓展特征分析,得到區(qū)域拓展比例數(shù)據(jù);
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