乳腺肿瘤超声图像的反应扩散水平集分割.pdf

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1、乳腺肿瘤超声图像的反应扩散水平集分割陈帅，等乳腺肿瘤超声图像的反应扩散水平集分割SegmentationofBreastTumorUltrasoundImagesUsingReactionDiffusionLevelSet跨帅旅触(上海大学通信与信息工程学院，上海200072)摘要：针对乳腺肿瘤超声图像分割。提出一种改进的反应扩散(RD)水平集分割算法。先使用Gabor各向异性扩散模型进行滤波，由此构造边界停止函数；再将该函数融入BD水平集演化方程，以控制曲线的演化得到乳腺肿瘤的边界。采用该方法和传统RD方法对77例病人的111

2、幅乳腺超声图像进行分割实验，分割准确率分别为98．5％和98．O％，真阳性率分别为88．2％和82．7％，与金标准之间的均方根误差分别为3．6和4．6像素。结果表明，该改进算法可获得更加准确的乳腺肿瘤分割结果。关键词：边界停止函数反应扩散水平集演化图像分割乳腺超声图像中图分类号：TPl391文献标志码：ADOI：10．16086／j．cnki．issnl000—0380．201509008Abstract：Forsegmentationofbreasttunlorultrasonicimages．theimprovedreact

3、iondiffusion(RD)levelsetsegmentationalgorithmisproposed．FirstlyltheGaboranisotropiediffusionmodelisusedforfiltering-toconstructedgestoppingfunction；thenthefunctionisintegratedintoRDlevelsetevolutionequation。forcontrollingtheevolutionofculTestoobtaintheboundaryofbreas

4、ttunlor．Segmentationsof1breastultrasonicimagesfrom77patientsareconductedwiththeproposedmetIlodandthetraditionalmetIlod．thesegmentationaccuraciesare98．5％and98．O％respectively；thetruepositiverateale88．2％and82．7％；andthemeansquareelxorsale3．6and4．6pixels．Theresultsshowtha

5、ttheproposedimprovedalgorithmprovidesmoreaccuratesegmentationforbreasttumor．Keywords：Edge—stoppingfunctionReactiondiffusion(RD)LevelsetevolutionImagesegmentationBreastultrasoundimage0引言乳腺癌是女性面临的最常见的恶性肿瘤。基于超声图像的计算机辅助诊断(computeraideddiagnosis，CAD)系统是提高乳腺肿瘤诊断客观性的重要手段。肿瘤

6、图像分割是CAD的前提条件和关键步骤，国内外对此提出多种方法，如灰度阈值结合动态规划法¨。o、一致性直方图法口]、活动轮廓模型H。1。但由于超声图像中斑点噪声严重、对比度低和乳腺肿瘤形状复杂多变等因素陋]，现有方法难以取得理想的分割结果。水平集方法属于几何活动轮廓模型，具有适应拓扑结构变化、稳定性好等优点，广泛用于医学图像分割¨1，成为研究热点。本文结合近年提出的反应扩散(reactiondiffusion，RD)水平集¨到和Gabor各向异性扩散模型n6

7、，提出改进的水平集算法，以提高轮廓演化的效率和细节分割的准确性，实现乳腺

8、肿瘤的精确快速分割。国家自然科学基金青年资助项目(蝙号：61401267)；上海市自然科学基金资助项目(鳊号：12ZRl444100)；上海市教委人才计划“晨光计划”资助项目(编号：11CG45)；上海市教委科研创新项目(编号：12YZ026)。修改稿收到日期：2015—03—24。第一作者陈帅(1987一)，男，现为上海大学生物医学工程专业在读硕士研究生；主要从事医学图像处理方面的研究。1算法设计与实现1．1RD水平集原理原始的水平集方法有两种形式¨3

9、，即基于偏微分方程的水平集方法和基于变分的水平集方法，方程分别如式(1)和

10、式(2)所示。f币。=FV咖I⋯【币(戈，t=0)=机(石)m=Fs(咖)⋯【咖(茗，t=0)=机(髫)式中：咖为水平集函数(1evelsetfunction，LSF)，qb0为初始的水平集函数；F为边界力函数，控制着目标轮廓曲线的演化；V为梯度算子；6(·)为