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1、基于隨機(jī)森林模型的心臟CT圖像分割算法研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（專業(yè)學(xué)位）學(xué)生姓名：黃凡力指導(dǎo)教師：王旭初副教授學(xué)位類別：工程碩士（儀器儀表工程領(lǐng)域）重慶大學(xué)光電工程學(xué)院二O一五年五月ResearchonObjectSegmentationinCardiacCTImagesbyUsingRandomForestsAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheProfessionalDegreeByHuangFanliSup
2、ervisedbyAss.Prof.WangXuchuSpecialty:ME(Instrumentationengineeringfield)CollegeofOptoelectronicsEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2015重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要摘要心血管疾病嚴(yán)重威脅著人類的生命健康。對心血管疾病的早期定量診斷和風(fēng)險(xiǎn)評估對延長人類生命健康起著關(guān)鍵的作用。隨著科技高速發(fā)展，影像診斷設(shè)備的功能和成像質(zhì)量有了很大提高。尤其是計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)技術(shù)的高
3、速發(fā)展不斷影響人體疾病的診斷方式，逐步成為心臟檢查一種重要的診斷方式。左心室區(qū)域是心臟核心區(qū)域，一直是心臟疾病研究的重點(diǎn)，借助于心臟CT圖像對心臟組織尤其是左心室的研究，是非常有意義的。隨機(jī)森林作為一種靈活的框架模型，在醫(yī)學(xué)圖像處理領(lǐng)域展現(xiàn)出了很好的前景。本文基于隨機(jī)森林模型對心臟CT圖像中的解剖標(biāo)志點(diǎn)定位問題進(jìn)行了研究，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究了圖像中左心室心肌分割問題。首先，本文聯(lián)合隨機(jī)森林回歸模型和分類模型對心臟CT圖像中的主動脈瓣中心，二尖瓣中心和左心室心尖等3個解剖標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行檢測定位。在檢測過程中，將3DHaar-like特征
4、分別與隨機(jī)森林回歸模型和分類模型結(jié)合，對CT圖像進(jìn)行回歸分析得到解剖點(diǎn)的距離圖譜，分類處理得到解剖點(diǎn)的概率密度圖譜。使用Mean-shift算法，聯(lián)合距離圖譜和概率密度圖譜對解剖點(diǎn)的位置進(jìn)行估計(jì)。隨后在分割心肌時，可由3個解剖點(diǎn)的位置得到左心室的大致區(qū)域。更為關(guān)鍵的是，本文通過這3個解剖標(biāo)志點(diǎn)位置建立心臟坐標(biāo)系，把CT圖像數(shù)據(jù)變換到相似的心臟坐標(biāo)空間中，在此基礎(chǔ)上本文提取圖像灰度特征和幾何特征訓(xùn)練隨機(jī)森林分類器對變換后的特定區(qū)域內(nèi)的體素執(zhí)行分類，劃分出圖像中的心肌部分。在對心肌分割的實(shí)驗(yàn)過程中，本文分別使用了手動標(biāo)定和所提出的定位算
5、法自動檢測兩種方式獲得3個解剖標(biāo)志點(diǎn)的位置，得到兩種不同的心肌分割算法流程，并對兩種分割方法結(jié)果進(jìn)行了對比分析。宏觀上看，本文的方法是基于有監(jiān)督的機(jī)器學(xué)習(xí)對心臟CT圖像中的解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行定位及分割。通過手動標(biāo)記的數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)得到解剖結(jié)構(gòu)與圖像信息之間的關(guān)系來建立隨機(jī)森林模型，然后運(yùn)用得到的隨機(jī)森林模型對未知的圖像進(jìn)行分析。關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)斷層圖像，隨機(jī)森林模型，解剖標(biāo)志點(diǎn)定位，心肌分割I(lǐng)重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文英文摘要ABSTRACTCardiovasculardiseaseshasseriouslythreatenhumanlifeandhe
6、alth.Earlydiagnosisandquantitativeassessmentoftheriskofcardiovasculardiseaseplaysanimportantroleinprolonginghumanlifeandhealth.Withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,functionalityandimagequalityofdiagnosticimagingequipmenthasbeengreatlyimproved.Therapiddevelopme
7、ntofthecomputedtomographyhasgreatinfluenceonthediagnosticmodeofhumandiseaseandhasgraduallybecomeanimportantwayofcardiacdiagnosis.Theleftventricularisanimportantcontentinstudiesofheartdiseasesbecauseitisthecoreregionofheart.Therefore,itwillbeverymeaningfultoconductresea
8、rchontheleftventricleofheartwiththehelpofcardiacCTimages.Randomforestsisregardedasaflexibleframemodel,andshowsagoodpr
