matlab - 计算 3d 结构中的中心线

Question

我有一个分段(病理)气管的 3D 矩阵。 3D 矩阵由多个横向二进制切片组成。我使用 matlab 使用以下代码构建了气管的 3D 可视化:

xVec = 1:size(matrix,2);
yVec = 1:size(matrix,1);
zVec = 1:size(matrix,3);
axis equal
hold on
W = smooth3(matrix,'box',5);
p = patch(isosurface(xVec,yVec,zVec,W));
isonormals(xVec,yVec,zVec,matrix,p);
set(p,'FaceColor',[0.7 0.05 0.05],'Edgecolor','none');
daspect('auto')
view([-12.5 24]);
camlight HEADLIGHT
lighting gouraud
lightangle(160,20)
set(gca,'ZDir','reverse');
material([1 1 1])
axis off
set(gca,'color','none')

生成这样的图像:

我对气管整个过程中的直径感兴趣，此时我使用regionprops计算每个横向切片的直径，但正如你所看到的，气管是弯曲的，这导致我高估了气管部分的直径，有很大的偏差。我认为我需要计算 3d 中心线，然后计算垂直于该中心线的直径，但我不知道执行此操作的有效方法。有人可以帮我吗？非常感谢。

更新:我想到了一个解决方案，但结果并不理想。使用bwmorph函数我找到每个切片的结构边界(即气管内腔)。此后，我从原始矩阵中减去该边界，得到位于气管内部的所有元素。对于每个切片，我收集气管内的所有元素，然后检查某个切片内的所有这些元素与整个气管管腔内最近的元素的距离。我认为该切片内的元素与最近的流明元素的距离最大，是该特定切片的中心。结果如下:

正如您所看到的，中心线非常弯曲。我认为这是因为我的矩阵分辨率相当低(由于平滑，3D 结构看起来相当不错)。此外，通过从灰度(我的 dicom 图像)到二进制的转换，我得到了很多有用的信息。因此，我想改善结果的一种方法是使用一种算法，该算法也可以考虑图像中像素的强度。有谁知道这样做的方法吗？

Answer 1

这可能过于简单化，但您是否可以不使用 for 循环来索引 Z 矩阵，并为每个级别使用类似的内容，然后使用 idx2sub() 创建图像的多边形切片。那么下面的包可能会帮助您找到多边形切片的中心(CenterX 和 CenterY)。

http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/319-polygeom-m

之后，使用直径=(abs(max(X-ceterX))+abs(min(X-centerX))就很简单了。

祝你好运，图片多棒啊!