ihar / ct-segmentation

CT lung segmentation

Использование программы сегментации изображения КТ лёгкого

На вход ожидается файл с изображением КТ обследования в формате Analyze 7.5

Результатом работы сегментатора будут два файла в том же формате. Один представляет собой маску для сегментации с суффиксом _mask, во втором файле _segm содержится сегментированное изображение лёгкого.

Запуск сегментации:

ct-segmentation.exe W0001.hdr

Результат сегментации:

W0001_mask.hdr
W0001_mask.img
W0001_segm.hdr
W0001_segm.img

На примере одного изображения

Слой №138 из серии W0001.

Область лёгкого отмечена нулями, фон - единицами.

Пикселам фона присваивается наименьшее значение из найденных на оригинальном изображении.

Алгоритм сегментации

Вся серия сегментируется послойно. Для каждого слоя:

• находится пороговое значение, отделяющее область, похожую на лёгкое, от области, не похожей на лёгкое;
• слой сегментируется по найденному пороговому значению;
• сегментированные участки удаляются либо сливаются с другими;
• финальная маска применяется к исходному слою, и получается один слой сегментированного лёгкого.

Пороговое значение для сегментации

Определяется по гистограмме. Только гистограмма строится для редуцированного изображения: все значения нормализуются в диапазон [0, 255], а после в каждый карман гистограммы считается два последовательных уровня яркости.

Красной окружностью отмечена область расположения нужного нам порогового значения.

Размываем гистограмму окном в три пиксела.

Получается три явных пика. Самый первый и самый большой - фон, два следующих - лёгкое и кости.

Пороговое значение находится по критерию минимального среди восьми соседей (локальный минимум). Локальные минимумы могут встречаться между первым и вторым пиком гистограммы, а также после третьего. Чтобы исключить лишние значения, установлено минимально допустимое значение для порога. В текущей версии программы оно равно трём.

Сегментация и разметка областей

Размер слоя уменьшается в четыре раза (в два раза по каждой стороне). Дальше к нему последовательно применяются:

• медианный фильтр,
• сегментация по найденному порогу,
• наращивание (дилатация, dilate),
• эрозия (erode).

Из каждого угла изображение заливается (floodfill) фоновым цветом сегментации.

Разметку областей хорошо делает функция библиотеки CImg.

После разметки внутренние области сливаются с внешними. Удаляются мелкие изолированные участки, а также участки с центроидами в экстремальных областях изображения.

Размер изображения возвращается к исходному, т.е. удваивается.

Изображения и сторонние библиотеки

Источник тестовых данных: ELCAP Public Lung Image Database

Оригинальные DICOM серии конвертировались в формат Analyze 7.5 с помощью программы MRIConvert v 2.0 rev. 235.

Библиотека обработки изображений: CImg v 1.5.6