[發明專利]超聲頸動脈血管膜的自動分割方法

有效

• 申請號: 201210216191.6
• 申請日: 2012-06-28
• 公開（公告）號: CN102800087A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 丁明躍;李鶴;程潔玉;楊鑫
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

1.超聲頸動脈血管膜的自動分割方法，包括以下步驟：

（1）若當前幀圖像為頸動脈三維超聲體數據的第一幀圖像，則在當前幀圖像上選擇明顯位于血管外輪廓上的像素點集作為基準點，通過基準點間插值形成閉合曲線，將其作為當前幀的基準輪廓；否則，將上一幀得到的備用基準輪廓作為當前幀的基準輪廓；

（2）利用形態學膨脹法將基準輪廓外推形成第一感興趣區域ROI1；

（3）在第一感興趣區域ROI1中檢測頸動脈血管外輪廓C_MAB：

（3.1）在當前幀圖像中提取包含第一感興趣區域ROI1的矩形窗口圖像，將其轉化到極坐標圖像，在極坐標圖像上每隔相同角度在徑向方向靠近基準輪廓的像素點中搜索梯度值最大者作為初始輪廓點，將初始輪廓點轉化到直角坐標系并連線形成初始頸動脈血管外輪廓

（3.2）利用混合分布估計第一感興趣區域ROI1的灰度概率密度分布，從而得到混合分布的shape參數K_j和scale參數θ_j，j＝1,…,M，M為混合分布中單項分布的類別數；

（3.3）初始化迭代次數t=1以及符號距離函數

表示第一感興趣區域ROI1中初始頸動脈血管外輪廓以外的像素區域，x₁為第一感興趣區域ROI1中的像素點，||??||為求歐式距離；

（3.4）計算

φ1t(x1)=φ1t-1(x1)-ρ1·δ(φ1t-1(x1))·[ln(ΣjMqAi(j)·G(Ix1|Kj,θj)-ln(ΣjMqAe(j)·G(Ix1|Kj,θj)]]]>

+λ1·δ(φ1t-1(x1))·div(▿φ1t-1(x1)|▿φ1t-1(x1)|)]]>

其中，這里0＜ε＜0.001，0＜ρ₁≤10，0＜λ₁≤20，q_Ai(j)和q_Ae(j)分別為前一次迭代演化輪廓的內、外區域中第j項單項分布的權重，為參數為K_j,θ_j的第_j項單項分布函數，為像素點x₁的灰度值；

（3.5）計算本次迭代演化外輪廓

C1t={x1|φ1t(x1)=0}]]>

（3.6）若本次迭代演化外輪廓與前一次迭代得到的演化外輪廓相同或者t達到迭代次數上限，則本次迭代得到的演化輪廓即為頸動脈血管外輪廓C_MAB，迭代結束，進入步驟（4）；否則，t＝t+1，返回步驟（3.4）；

（4）在當前幀圖像中將頸動脈血管外輪廓C_MAB圍成的區域作為第二感興趣區域ROI2；

（5）在第二感興趣區域ROI2中檢測頸動脈血管內輪廓C_LIB：

（5.1）利用形態學腐蝕法將頸動脈血管外輪廓C_MAB內推，將內推得到的輪廓線作為初始頸動脈血管內輪廓

（5.2）初始化迭代次數t′＝1以及符號距離函數

表示第二感興趣區域ROI2中初始頸動脈血管內輪廓以外的像素區域，x₂為第二感興趣區域ROI2中的像素點；

（5.3）計算

φ2t′(x2)=φ2t′-1(x2)-ρ2·δ(φ2t′-1(x2))·[ln(ΣjMqLi(j)·G(Ix3|Kj,θj)-ln(ΣjMqLe(j)·G(Ix3|Kj,θj)]]]>

+λ2·δ(φ2t′-1(x2))·div(▿φ2t′-1(x2)|▿φ2t′-1(x2)|)+β2·δ(φ2t′-1(x2))·BT(x2)]]>

其中，0＜ρ₂≤10，0＜λ₂≤20，0＜β₂≤100，q_Li(j)和q_Le(j)分別為前一次演化輪廓的內、外區域中第j項單項分布的權重，為參數為K_j,θ_j的第j項單項分布函數，為像素點x₂的灰度值；

（5.4）計算本次迭代演化內輪廓

C2t′={x2|φ2t′(x2)=0}]]>

（5.5）若本次迭代演化內輪廓與前一次迭代得到的演化內輪廓相同或者達到迭代次數上限，則本次迭代得到的演化輪廓為頸動脈血管內輪廓C_LIB，迭代結束，進入步驟（6）；否則，t′＝t′+1，返回步驟（5.3）；

（6）跟蹤確定下一幀圖像的備用基準輪廓：

（6.1）在當前幀圖像中，通過形態學膨脹法將頸動脈血管外輪廓C_MAB外推，將外推得到的閉合輪廓線與C_MAB構成的區域作為跟蹤區域Ω；

（6.2）在下一幀圖像中搜索使得灰度差異和S＝∑_ΩΔI²最小的像素點集(x₄,y₄)，其中ΔI²＝[I(x₃,y₃)-J(x₄,y₄)]²，I(x₃,y₃)為當前幀圖像的跟蹤區域Ω中像素點(x₃,y₃)的灰度值，J(x₄,y₄)為下一幀圖像的像素點(x₄,y₄)的灰度值；

（6.3）令當前幀圖像的跟蹤區域中的點(x₃,y₃)與下一幀圖像的像素點(x₄,y₄)的映射關系為x4y4=τxτy+1001x3y3,]]>結合像素點(x₃,y₃)與(x₄,y₄)求解映射關系中的參數τ＝(τ_x,τ_y)，從而確定映射關系；

（6.4）根據步驟（6.3）建立的映射關系將當前幀圖像的頸動脈血管外輪廓C_MAB映射為下一幀圖像的備用基準輪廓。

2.根據權利要求1所述的超聲頸動脈血管膜的自動分割方法，其特征在于，所述混合分布為混合gamma分布或混合gauss分布或混合rayleigh分布。