CT图像预处理之重采样

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CT图像预处理之重采样

2024-07-12 18:07:36| 来源: 网络整理| 查看: 265

CT图像的预处理操作一般包括以下几步: step1: spacing interpolation step2: window transform step3: get mask effective range step4: generate subimage

配套代码 各步骤意义:

step1: spacing interpolation。

用插值(interpolation)一词可能不太准确,较准确的叫法是重采样(resampling),另外取决于不同的工具包(下文会展开)还有zoom, resize两个称呼。 因为CT图像中,不同扫描面的像素尺寸、粗细粒度是不同的。这不利于进行CNN任务,所以需要使用同构采样。

step2: window transform

窗宽窗位的变换,主要是为了视觉上的清晰,具体可参见此篇博文。有人会用cut off,即HU值截断来代替此步,我一直用的window transform,因为无需分析整个数据集或许cut off所必须的截断值。 PS.我在此步顺便做了归一化操作,这一步也是必不可少的。归一化和零值中心化的操作主要是为了后续训练网络,零值中心化是网络收敛的关键。至于具体的归一化操作,也有很多变种,可自行Google.

step3: get mask effective range

获取Slices的有效范围,即去除整个序列中前后几张没有任何器官的Slices。

step4: generate subimage

获取小patch,即根据手头的GPU可以接受的大小,用滑窗法从原始图像中获得小patch。

本文主要讲述重采样操作。

重采样可分为两种方案,具体操作步骤并无太大差异: 在这里插入图片描述 可用的工具包:

PIL-按目标大小缩放 from PIL import Image img=Image.open(jpgfile) new_img=img.resize((width,height),Image.BILINEAR) new_img.save(os.path.join(outdir,os.path.basename(jpgfile))) CV2-按目标大小缩放 import cv2 pic = cv2.imread(jpgfile) pic = cv2.resize(pic, (width,height), interpolation=cv2.INTER_CUBIC) #cv.INTER_NEAREST;cv.INTER_LINEAR;cv.INTER_CUBIC;cv.INTER_AREA # 通常,缩小使用cv.INTER_AREA,放缩使用cv.INTER_CUBIC(较慢)和cv.INTER_LINEAR(较快效果也不错)。 # 默认情况下,所有的放缩都使用cv.INTER_LINEAR。

缺点:PIL,CV2一般针对2D图像做处理,比如普通的自然图像,或者ct三维图像中的某一层。所以,并不适用于3D的医学图像处理。

scipy.ndimage-按缩放因子缩放

scipy.ndimage中有两个zoom函数,但本人感觉并无明显差别,应该是版本不同。

import scipy.ndimage as ndimage # SciPy v1.3.1 Reference Guide ndimage_zoom = ndimage.zoom(magic_or, (z_zoomRatio, x_zoomRatio, y_zoomRatio), order=0) from scipy.ndimage.interpolation import zoom # SciPy v0.14.0 Reference Guide interpolation_zoom = ndimage.zoom(magic_or, (z_zoomRatio, x_zoomRatio, y_zoomRatio), order=3) # order=0:nearest interpolation;order=1:bilinear interpolation;order=3:cubic interpolation # zoom_ratio = old/new 缺点与解决方案:

缺点: 在医学图像具体的应用中,所有zoom后的图像,都要rezoom回去,如果zoom和rezoom都按缩放因子缩放,rezoom的时候可能会无法完全恢复原样。如下所示,这是我遇到的问题,rezoom后的shape和origin的shape有一张slice之差。 在这里插入图片描述 解决方案一: 重新调整缩放因子,可以按目标大小进行调整,也可以按缩放因子本身进行调整,以下代码采用前者(对目标大小进行取整)。

def resample(ct_array, spacing, new_spacing=[0,0,1], order = 3): # 0 denotes remains the same # order=0:nearest interpolation # order=1:bilinear interpolation # order=3:cubic interpolation # http://shartoo.github.io/medical_image_process/ resize_factor = spacing / new_spacing new_shape = ct_array.shape * resize_factor real_new_shape = np.round(new_shape) real_resize_factor = real_new_shape / ct_array.shape real_new_spacing = spacing / real_resize_factor ct_array = ndimage.zoom(ct_array, real_resize_factor, order, mode='nearest') # mode : Points outside the boundaries of the input are filled according to the given mode # (‘constant’, ‘nearest’, ‘reflect’ or ‘wrap’). Default is ‘constant’. return ct_array, real_new_spacing

解决方案二:(推荐) 在这里插入图片描述

今天实验室停电,配套代码后续补充。 SimpleITK def Resampling(img,lable = False): original_size = img.GetSize() #获取图像原始尺寸 original_spacing = img.GetSpacing() #获取图像原始分辨率 new_spacing = [1, 1, 1] #设置图像新的分辨率为1*1*1 new_size = [int(round(original_size[0] * (original_spacing[0] /1))), int(round(original_size[1] * (original_spacing[1] / 1))), int(round(original_size[2] * (original_spacing[2] / 1)))] #计算图像在新的分辨率下尺寸大小 resampleSliceFilter = sitk.ResampleImageFilter() #初始化 if lable == False: Resampleimage = resampleSliceFilter.Execute(img, new_size, sitk.Transform(), sitk.sitkBSpline, img.GetOrigin(), new_spacing, img.GetDirection(), 0, img.GetPixelIDValue()) ResampleimageArray = sitk.GetArrayFromImage(Resampleimage) ResampleimageArray[ResampleimageArray


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