[發明專利]一種管狀物體中心線的提取方法

有效

• 申請號: 201210387404.1
• 申請日: 2012-10-12
• 公開（公告）號: CN102903115A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 吳劍煌;李艷麗;周壽軍;馬炘
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/60
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 吳平

【技術領域】

本發明涉及數字圖像處理技術領域，特別涉及一種管狀物體中心線的提取方法。

【背景技術】

隨著現代科學技術的發展與進步，醫學影像技術的應用越來越廣泛，得到越來越多醫生的青睞也被越來越多的患者所接受。造影圖像常被醫生用于臨床疾病的診斷及治療方案制定的參考，由于受醫生主觀因素的影響與制約，僅靠醫生的臨床經驗和視覺上來對造影圖像進行分析與判斷是不夠的。利用計算機的高效性與精準性來對造影圖像進行量化分析成了必然趨勢。在臨床上，醫生希望通過分析即可能存在病變的血管段，得出量化的分析結果，比如分析判斷該血管段是否有病變、病變的程度以及病變的位置等，得到這些分析結果的一個重要前提就是準確的提取出血管的中心線。血管中心線可用于計算血管直徑，對血管疾病進行診斷，根據半徑信息定位出病變的位置，計算出病變的程度，從而確定相應的治療手段；還可用于血管段或血管樹的三維重建及介入手術的導航路徑。血管是管狀物體的一種，很多對于管狀物體的研究都可以移植到血管造影圖像中應用，目前對管狀物體中心線提取技術的方案主要有以下幾種：

利用重采樣和快速行進算法提取血管中心線，通過在重采樣圖像上交互式的確定血管中心線的起始點、路徑點和終止點，利用快速行進算法（FastMarching）計算經過路徑點的起始點和終止點之間的最短路徑，然后把血管中心線最短路徑變換到原始圖像上進行修正，獲取最終的中心線。該方案不能直接得到最終中心線，而是要對得到的中心線結合原圖進行修正，才能得到精確的結果，修正過程繁瑣。

另有一種基于模板匹配的高分辨率遙感影像道路中心線檢測的方法，首先對圖像進行增強，在增強后圖像中的道路中心線上手動選取一個種子點，以初始種子點為中心新建一個初始模板窗，初始模板窗沿道路方向得到目標窗，對目標窗進行移位得到若干目標窗，使用相似性準則，找出與初始模板窗特征最相似的目標窗，以目標窗的中心點為新的種子點，用目標窗更新初始模板窗，進行迭代，直到圖像中道路搜索完畢。這種方案得到的中心線位置受起始點選取的影響，如果初始種子點未能選在中心線上，則得到的中心線位置將有偏離。

還有一種改進的高分辨率城區遙感圖像中道路中心線的半自動檢測方法，首先用人機交互的方式選擇種子點和初始方向點，對起始點校正之后利用跟蹤算法提取道路中心線上的各個種子點，最后用搜索到的種子點標記中心線，并連接成道路網絡。

上述幾種現有技術都需要用戶在目標物體上指定中心線的起始點，由于圖像中管狀物體占整幅圖像的比例比較小，有時候目標物體與背景的對比度低，圖像中存在噪聲等問題，使目標物體不容易用眼睛直接辨別出，這些都可能使用戶指定的目標物體上的起始點存在誤差，使起始點位于非目標物體上或者偏離中心線，致使提取的中心線不準確。

【發明內容】

基于此，本發明提出一種管狀物體中心線的提取方法，包括步驟S1：接受用戶輸入的指令，根據指令生成選取圖像局部區域的線框；S2：分析線框與局部區域內的管狀物體，獲得二者的至少二交點；S3：從交點中選取特征值較大的作為中心線的起始點；S4：采用搜索算法在其余交點中搜索，找出所有構成中心線的點，直至找到中心線的終止點；S5：根據起始點、構成中心線的點和終止點獲得局部區域內管狀物體的中心線。

在其中一個實施例中，上述管狀物體中心線的提取方法還包括S01：原始圖像與高斯函數做卷積；S02：對步驟S01處理后的圖像進行Hessian矩陣濾波，獲得增強圖像。

在其中一個實施例中，上述步驟S0還包括S03：對步驟S02處理后的圖像進行計算分析得到特征向量和特征值；S04：選取最大的特征值，獲得特征圖。

在其中一個實施例中，上述步驟S0還包括S05：對特征圖進行二值化；S06：采用快速并行細化算法對步驟S05處理后的二值圖像進行細化，獲得管狀物體特征信息；S07：將管狀物體參考信息及特征圖輸出給用戶。

在其中一個實施例中，上述步驟S1包括S11：向用戶提供交互界面及交互工具，供用戶根據管狀物體特征信息從特征圖中劃定選取圖像局部區域的線框；S12：接收用戶的指令，根據指令生成選取圖像局部區域的線框。

在其中一個實施例中，上述選取圖像局部區域的線框為由至少一直線和/或曲線組成的封閉線框，線框與管狀物體有至少二交點。