基于MITK实现区域生长分割的介绍

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1.关于MITK：

MITK的全称是”The Medical Imaging Interaction Toolkit”。它是一款开源的交互式医学图像处理软件开发和应用平台。MITK将ITK和VTK整合为一个应用框架。该软件由德国一个研究室开发。官网地址为：http://mitk.org/wiki/MITK 。

与MITK同名的还有另一款由中科院自动化研究所开发的软件，全称为”Medical Image Toolkit, MITK“。官网地址为：http://www.mitk.net/index_ch1.html 。

本文介绍的MITK是指德国研究室开发的软件。在随后的博文中再介绍中科院自动化所研发的同名软件。

MITK软件的下载地址为：http://mitk.org/wiki/Downloads 。本文所演示的软件是在Windows 7平台下的64位软件，MITK Workbench。

2. MITK的基本操作：

以下是下载MITK的安装包，并且安装后的MITK Workbench的启动后的主界面。



以下介绍在该软件上的一些基本操作：

2.1 加载DICOM序列图像

作为一个医学影像处理软件。最基本的功能当然是导入医学影像数据了。医学影像一般是以序列的形式存放在文件夹里。

点击工具栏中的”DICOM”字样的按钮，会弹出一个对话框，提示用户选择要导入的影像序列的位置。点击”Scan directory”可以选择本地存储影像的位置。



用户在本地硬盘上选择要显示的影像序列后，在MITK Dicom Browse的界面中会显示加载进来的数据，按照Patients, Studies, Series的层次进行显示。



如上图所示，该患者有一个检查，这个检查中只有一个序列。

选中要显示的序列后，上方最右侧的“View”按钮变为可用状态。

这时，该序列便显示在了左侧的Data Manager方框中。

2.2 实现MPR浏览切面的功能

在显示的序列文字上，点击鼠标右键，在右键菜单中选择第一项“Global Reinit”。这时该序列的MPR图像便会显示在右侧的三个视图中。如下图所示。



显示MPR后，在左下角的”Image Navigator”界面中，会显示MPR的轴线中心的坐标位置，以及轴、矢和冠状位三个切片的序号。

从显示的值可以看出，此时MPR轴线的中心点坐标为（6.00,171.00，-1136.35）。轴、矢、冠的序号分别为：150,256,256。

2.3 三维重建体数据的功能

除了MPR的视图外，右下角是三维视图。当加载影像并显示MPR序列时，默认会把三个层片共同显示在三维视图中。

如果想要观察数据体的三维影像，需要对体数据进行Volume Rendering。

点击工具栏中的最后一个名称为Volume Visualization的按钮。此时会弹出一个界面，用来设置体渲染的一些选项。

勾选第一项Volume Rendering。则在第四个窗口中会显示数据体三维重建，并且增加了预设的颜色和透明度传递函数后的结果。

3. 基于MITK的区域生长分割：

由于MITK集成了ITK和VTK。在ITK中提供了很多成熟的图像分割和配准的算法。因此，MITK将ITK封装的这些算法提供了出来。以下简要介绍其中的区域生长分割算法的应用。

点击工具栏从右往左数第四个，名称为Segmentation的按钮，即为图像分割的按钮。

此时，会弹出一个图像分割的工具箱面板。

面板的最上面部分为Data Selection，是用户选择待分割的图像和创建保存分割结果的。

默认将体数据作为分割对象。创建一个名称为bone_segment的标签，作为保存分割结果的文件。

该分割工具箱面板提供了分割的2D Tool和3D Tool。

2D Tool包括：Add, Subtract, Correction, Paint, Wipe, Region Growing, Fill, Erase, Live Wire, 2D Fast Marching的分割功能；

3D Tool包括：Threshold, UL Threshold, Otsu, Fast Marching 3D, Region Growing 3D, Watershed, Picking的分割功能。

这里介绍Region Growing 3D算法。



Region Growing在ITK中有不同的实现算法。通过这里的界面显示，MITK中应用的应该是ITK中的connectedThresholdImageFilter的类来实现区域生长的分割功能。

默认的阈值上下限为体数据的灰度最小值和最大值。这里载入的是CT数据，所以下限是-1024.0, 上限是1791.0。通过查阅资料，要分割的股骨区域的灰度范围约为280~1791，因此修改下限值为280。

然后点击键盘上的Shift键后，同时用鼠标在MPR的任一个面上选取股骨区域的一个点作为种子点。如下图所示为，在冠状位上选取了一个种子点。



然后点击分割面板中的“Run Segmentation”按钮，即可以在MPR区域显示出区域生长后的区域。选中分割面板的3D preview选项，则会将分割后的区域进行三维重建，显示在第四个窗口中。



参考链接：

1. http://mitk.org/wiki/MITK

2. http://www.mitk.net/

3. http://www.oschina.net/p/mitk