三维大脑磁共振图像的大脑皮层表面上脑沟盆地分割方法

摘要

本发明涉及一种三维大脑磁共振图像的大脑皮层表面上脑沟盆地分割方法，技术特征在于：用于在三角化的大脑皮层表面上弥散原始杂乱的主方向场，以生成一个平滑的最大主方向流场。最大主方向弥散的核心思想是：通过最小化一个能量函数，在脑沟和脑回区域，这里最大主曲率的绝对值很大，产生的最大主方向流场应该接近于原始的主方向场；在其他平坦的大脑皮层区域，产生的最大主方向流场应该平滑的变化。本发明相对于其它方法的主要优点是：最大主方向流场跟踪方法，充分利用了大脑皮层表面的几何结构信息，能够自然的形成脑沟盆地间的精确边界，尽管脑沟盆地有可能是非对称结构。

主权项

1.三维大脑磁共振图像的大脑皮层表面上脑沟盆地分割方法，其特征在于：步骤1对三维大脑核磁共振图像进行预处理：利用可变性模型方法去除脑壳，利用配准方法去除非大脑组织，利用高斯混合模型方法对大脑图像进行组织分割，得到白质，灰质和脑脊髓液三种组织类型表示的图像；步骤2大脑皮层表面重建：利用Marching Cubes方法从组织分割后的大脑图像中重构三角化的大脑皮层表面；步骤3利用有限差分方法估计三角化的大脑皮层表面上每个顶点的最大主曲率和最大主方向；步骤4：在满足v(x)·n(x)＝0的条件下，最小化能量函数得到最大主方向流场v(x)＝(u(x)，v(x)，w(x))：其中λ是权重参数为0.05～0.15，是梯度算子，p(x)是顶点x的最大主方向，f(x)是顶点x的最大主曲率强度的递减函数，f(x)＝|c(x)|，其中c(x)是顶点x的最大主曲率；n(x)是顶点x的法向量，S表示大脑皮层表面上所有顶点的集合；所述的v(x)·n(x)＝0限定最大主方向流场在大脑皮层表面上的切平面内；步骤5利用大脑皮层表面上最大主方向流场跟踪方法，得到脑沟盆地分割：具体步骤如下：在最大主方向流场中，计算大脑皮层表面上任意一个顶点x所流经的下一个顶点其中x_i是顶点x的第一圈邻域；如果两个连续流向量的夹角小于π/2，利用以上公式计算下一个流经的顶点，流场跟踪步骤继续执行；否则，流场跟踪步骤就停止，到达了一个脑沟底部区域，将流场跟踪停止顶点标记为脑沟底部顶点，同时将该流场跟踪停止顶点记录为流路径所经过的所有顶点的对应脑沟底部顶点；利用连通成分分析方法，将所有同一连通的脑沟底部区域标记为同一颜色，将所有对应于同一个脑沟底部顶点的顶点标记为与其对应脑沟底部顶点相同的颜色，得到大脑皮层表面上脑沟盆地的分割。