三维超声图像分割方法的研究与实现.pdf

摘 要
超声诊断由于具备着实时性好、无电离辐射和成本低等优点，现已在临床医
学的诊断中占据着无可替代的地位。人体的组织病变给人们的日常生活带来了越
来越大的影响，不及时诊断与治疗的话可能发展成为重发病而危及性命。因此，
有效地检测出病变组织并对其进行诊断是亟待解决的问题。传统的超声影像只能
重现出组织的整体结构，而并不能单独显示所感兴趣的病变组织，三维超声图像
的分割能有效地解决这个问题。它不仅可以通过三维可视化技术显示出组织的三
维轮廓，而且能够通过分割技术将所感兴趣的特定区域显示出来，便于后续的病
变诊断与分析。
传统的医学图像分割方法有区域生长法、阈值法、边缘检测法、聚类方法和
形变模型法等，它们的结构简单，但是普遍对噪声敏感，对初始参数或初始模型
的依赖性大。基于图论的方法结构简单，并且具有丰富的理论支持，在二维图像
的分割中得到了广泛地应用与推广，对噪声的鲁棒性强且计算量小，因此本文将
二维分割中经典的基于图论的分割方法拓展到三维空间，即基于图论的三维医学
图像的分割方法。
基于图论的分割方法包含了图像的预处理、建图以及融合这三部分。图像的
预处理阶段采用双边滤波模型去除噪声，并同时保留住图像的边缘信息。建图就
是建立图像的图的映射，即将三维图像根据一定的建图模板建立各顶点之间的关
系，并统计出它们的相关信息。融合即根据区域对比较准则，决定是否融合两个
相邻的区域，包含了信噪比、图像灰度均值和方差等统计信息，具有较强的抗噪
能力和较高的分割精度。
本文对 10 组分辨率体模数据、10 组胎儿体模数据和 10 组人体手指数据，运
用图论、FCM 和 Snake 方法进行分割处理。实验证明：图论方法的分割效果优于
其它两种方法；图论方法的运算复杂度比 Snake 方法小，但是比 FCM 方法大一些；
图论方法的分割平均正确率是 %，FCM 方法 %，Snake 方法 %。
综合以上结果可知：三维超声图像分割中，图论方法是其中的最佳选择，对噪声
的敏感度较小，能够得到较为精确的分割结果。

关键词：三维超声图像；图论分割；区域对比较准则；形变模型；聚类方法
I
Abstract
As ultrasonic diagnosis is real-time, easy to use, noninvasive and safe, it becomes
an irreplaceable part of clinical diagnosis in modern society. Tissue lesions of human
body may bring huge bad influence to people’s daily life. It may become heavy disease
if it is not diagnosed or treated in time, which is a threat to life. It is in urgent need to
inspect and diagnose the diseased tissue effectively. Tradit ional ultrasound imaging
technology is only able to reappear the whole structure of the whole tissue. It can not
display the interested tissue lesion separately, which has been effectively solved by
segmentation technology of three dimensional ultrasound three
dimensional segmentation technology can show the three dimensional contour of the
tissue via three dimensional display technology. It