结肠形态仿真及中心线提取算法评价.pdf

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1、第26卷第3期系统仿真学报@、，01．26No．32014年3月JournalofSystemSimulationM．2014结肠形态仿真及中心线提取算法评价张滢，冯筠，崔磊，赵翊凯，贺小伟(西北大学信息科学与技术学院，西安710127)摘要：结肠管腔中心线的提取在结肠疾病的计算机辅助检测中起到重要的作用，对中心线提取结果的定量评价一直是辅助检测中的难点。从尹心线参数方程和或面方程方面虐，生成72O套仿真数据模拟7结肠高曲率．褶皱和管腔的形态特点。提出7一系列评价准远斌最小路径rDIJ)和最大生成树(MST)算法及作者提出的基于生成树的中心线快速提取算~(Fa

2、stcenterlineextractionalgorithmbasedonMaximalSpanningTree，简称FMST)进行了性能比较。实验结果验证了最大生成树算法解决了中心线在高曲率的拐角问题，保持中心线提取准确率同时，提取速度平均提高8O％以上，是三种算法中性能最好的。关键词：结肠形态；中心线提取；仿真数据；评价准则；参数方程中图分类号：TP391．9文献标识码：A文章编号：1004—731Xf20141030601．09SimulationofColonStructureandEvaluationofCenterLineExtractionAl

3、gorithmsZHANGHng，FENGJun，CUILei，ZHA0Yi—kai，HEXiao—wei(ComputerScienceandTechnologyAcademyofNWU，Xi’all710127，China)Abstract：CenterlineextractionofcolonlumenISoneoftheimportantproceduresforcomputeraiddetectionofcolorectaldiseases．Inthemeantime，theevaluationofextractedcenterlinesisstil

4、lanopenproblem．Basedoncenterlineandprofileparameterfunctions,20analyticgeometricmodelswithcenterlinestandardweregenerated,whichsimulatedthecolonstructurecharacteristics,i．e．tubularshape,ellipselumenandhighcurvature．Furthermore，Dijkstra’Sshortestpathalgorithm(DIJ)，MaximalSpanningTree

5、algorithm(MST)andtheproposedfastcenterlineextractionalgorithmbasedonMaximalSpaningTree(FMST)werecomparedbasedonsimulatedmodelsandasetofproposedquantitativecriteriaforevaluation．Theexperimentalresultsdemons仃atethatMSTandFMSTachievebetteraccurateratesthanDIJ．whileavoidinghuggingthecom

6、ersaroundsharpturns．TheproposedFMSTisthebestextractionalgorithmwhichcanspeeduDMST80％．Keywords：colonstructure；centerlineextraction；syntheticmodels；evaluationcriteria；parameterfunction可视化技术中必不可少的步骤之一，中心线提取的好坏直引言接影响着结肠疾病的检测结果。因此对结肠管腔中心线的结肠是人体重要的管状器官，结肠疾病因其高发病率评价也一直是结肠检测可视化技术中研究的重点和难点。和

7、死亡率一直困扰着人们。近年来，计算机技术和影像学其中，具有中心线金标准的仿真数据在中心线的定量评价相结合，为结肠疾病的检测提供了各种虚拟可视化技术，中起着重要作用，但目前文献中对此研究的很少。本文对如虚拟结肠”、结肠虚拟展平和结肠虚拟外翻等。这结肠结构的进行形态仿真，并对中心线提取算法进行定量些技术不仅提供了丰富的病变信息，更因其无创的特点深评价。受广大医生和病人的欢迎。结肠管腔中心线的提取是各种1文献回顾收稿日期：2012．03．28修回日期：2013．08—28管状器官中心线提取的算法很多，但对中心线算法好基金项目：国家自然科学基金(61372046)，陕

8、西省科技计划项目(2012KJXX．2