• 问与答
  • 图像预处理的偏置场矫正和归一化的设置问题

(1) 我的问题是?
→我使用的数据集是BraTS成人脑胶质瘤数据集,数据集中包括T1、T1ce、T2、Flair四个序列,我想对数据集进行偏置场矫正和Z-Score归一化。我对偏置场矫正和归一化都使用了仅对原图像体素非0的ROI区域进行处理,我在处理的过程中思考了一下问题
1.在偏置场校正后,我发现在视觉上可以看出肿瘤区域与正常组织的边界因为矫正而变得模糊(肿瘤在原图中强度值与正常组织差异比较大,有些体现为白色区域,经过偏置场校正后,与正常组织视觉上变得接近),我担心会影响图像的最终效果。
2.在zscore中,背景的值原本为0,我仅对前景区域处理后,背景值会处于图像前景值的中间,例如一组图像经过归一化后最大值为13.46,最小值为-2.50,原先被设置为0的背景处于这两者中间,我担心会影响模型的效果。

(2) 为解决此问题我查阅过哪些资料?
→我查阅过资料,目前对于图像多序列多站点医学数据图像,使用N4+Z-Score+Combat进行预处理能使得模型达到最好的效果,但因为BraTS是匿名数据,无法使用Combat方法,所以使用N4偏置场矫正+Z-Score,并只针对ROI区域处理。

查阅过资料和论文,没有N4算法的详细参数或者其他方法对肿瘤区域的优化;Z-Score方面,我查看了nnunet的预处理代码,Z-Score使用了值非零的掩码,之后没有对背景区域做处理。

(3) 我做过哪些尝试解决该问题?
→我对前景区域(原始数据值非零)做一次N4,再对肿瘤区域在做一次N4,但是并不能解决N4带来的肿瘤边缘模糊的问题。
Z-Score中,我原本想把背景值再统一设置为某个值,但这个值的设置似乎需要考量。

(4) 目前我对该问题的反思和猜测是?

    偏置场矫正一般不会改变组织间信号差异的程度,仅仅是减轻磁场不均导致图像局部、层间信号亮暗分布不均的情况,如果原始图像中肿瘤与瘤周组织有明显差异,校正后一般不会变得更模糊。如果方便的话你可以截一张原始图像和校正后图像的对比看看?
    ZS标准化同理,一般处理后的像素强度值和原始的强度值之间仍然保留固定的线性关系,不会改变差异的程度。
    以上是我浅显的理解。

      强璐 感谢老师的回复,我查看了三个步骤前后的图像,偏置场矫正对肿瘤间的影响没有带来明显差异。之前的错觉是因为生成预览图的参数问题。

      左:crop,右:N4:

      但ZS标准化中背景的值是否会影响模型性能是否有影响。例如原始图像中,最大值为3060.0,最小值为0,背景值0处于下限。ZS后的图像最大值为6.031,最小值为-3.466,背景值0处于这两者之间。这部分可能还需要实验来验证。
      左:crop,右:N4+ZS


      这部分我原本一个想法,统计ZS后的所有样本,找到全局最小值,将背景值设置为比这个值更小的值。但我意识到一个问题,如果有新的数据进来,其最小值比我设置的更小,那么就违背了开始的初衷。但如果设置为很小的值,那么与ZS缩小体素至标准差的目标相违背。

        Natsuki 到第一步其实没啥问题,理论上也不会有什么影响,你可以两组数据都跑一遍看看试试的~ 第二步图像就开始出现差异了,不建议这么做。你自己分析的其实都很有道理了

          说点什么吧...