一种面向人体管状组织的三维骨架提取算法-论文.pdf

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1、第35卷第4期仪器仪表学报V0l_35No．42014年4月ChineseJournalofScientificInstrumentApr．2014一种面向人体管状组织的三维骨架提取算法耿欢，杨金柱，赵大哲，覃文军，袁玉亮(1．东北大学信息科学与工程学院沈阳110819；2．东北大学医学影像计算教育部重点实验室沈阳110179)摘要：针对人体管状组织的拓扑结构复杂、在影像上管壁存在噪声、骨架难以准确提取的问题，提出了一种新的基于快速步进方法(FMM)优化双距离场和改进SUSAN端点检测的全自动三维骨架提取方法。考虑近似欧拉距离计算会使骨架不

2、居中，文中采用快速步进方法构造三维高精度的双距离场，然后用最小代价路径机制搜索连通的、单像素宽的分支；融合源距离场极值和三维SUSAN形态特征检测分支端点，从而在抑制边界噪声的同时保持细微分支拓扑结构。将该方法用于对肺气管、脑血管、冠状动脉进行骨架提取，实验结果表明该方法更居中、更平滑、对边界噪声不敏感，较传统的双距离场方法、细化方法提高了骨架的准确性和计算效率。关键词：骨架；中心线；中心路径；水平集；快速步进中图分类号：TP391．41文献标识码：A国家标准学科分类代码：520．20403Dskeletonextractionalgori

3、thmforhumantubulartissuesGengHuan，YangJinzhu，ZhaoDazhe一，TanWenjun，YuanYuliang(．SchoolofInformationScience&Engineering，No~heasternUniversity，Shenyang110189，China；2．KeyLaboratoryofMedicalImageComputingofMinistryofEducation，NortheasternUniversity，Shenyang110179，China)Abstract

4、：Aimingattheproblemsofcomplextopologicalstmctureofhumantubulartissues，thenoiseexistingonthetubularwallintheimageandthedificultyinaccurateskeletonextraction，anovelautomatic3Dskeletonextractionmethodbasedonthedoubledistancetransformfieldsoptimizedbythefastmarchingmethod(FMM)

5、andtheimprovedSUSANendpointdetectionispresentedinthispaper．ConsideringthatapproximatecalculationofEulerdistancewillcausetheskeletonnotcentered，the3Ddoubledistancetransformfieldswithhighprecisionareconstructedwiththefastmarchingmethod，andthentheminimumcostpathmechanismisuse

6、dtosearchfortheconnected，singlepixelwidebranch．Thebranchendpointsaredetectedthroughfusingthelocalextremevalueofdistancefromsource(DFS)andthe3DmorphologicalcharacteristicsofSUSANcomerdetection；thetopologicalstructurewithfinebranchesispreservedwhiletheboundarynoiseisalsosupp

7、ressedatthesametime．Theproposedmethodwasusedintheskeletonextractionsofpatient—spe-cificlungtrachea，cerebralvascularandcoronaryartery．Experimentresultsshowthattheproposedmethodvallobtainmorecenteredandsmootherskeleton，islesssensitivetoboundarynoiseandcanimprovetheaccuracyan

8、dcomputationeficiencyofskeletonextractioncomparedwithconventionaldoubledistancefieldmetho