[發明專利]基于SIFT特征點聚類及布爾差運算的DSA血管圖像分割方法

有效

• 申請號: 201310578640.6
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103606152B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 劉斌;張兵兵;李豪杰;賈棋;趙翹楚;尹鵬;朱琛
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心21200
• 代理人: 李寶元,梅洪玉

1.基于SIFT特征點聚類及布爾差運算的DSA血管圖像分割方法，其特征包括以下步驟：

1）將對應的蒙片圖像和活片圖像進行直接減影，獲得一張直接減影圖像；在相同閾值條件下，利用SIFT算法分別在相對應的蒙片圖像與活片圖像中確定幾何特征點，同時構造兩個幾何特征點集，分別為“蒙片圖像幾何特征點集”和“活片圖像幾何特征點集”，并將“活片圖像幾何特征點集”復制映射到直接減影圖像上，生成“直接減影圖像幾何特征點集”；

2）在直接減影圖像上根據幾何特征點附近的灰度梯度進行幾何特征點位置的局部調整，將幾何特征點移動至直接減影圖像中血管的內部，步驟如下：

①判斷“直接減影圖像幾何特征點集”是否為空；若非空，則從該特征點集中取出一個幾何特征點，轉向②，否則幾何特征點位置調整的計算過程結束；

②比較該幾何特征點的灰度值與其8鄰域內各像素的灰度值的大小；若該幾何特征點的灰度值最小，則將該幾何特征點從特征點集中移除，并轉向①步；否則轉向③步；

③計算該幾何特征點與Kirsch算子8個模板卷積得到的8個方向上的梯度值，記為使該幾何特征點向梯度值最大的方向移動一個像素單位，將移動后的幾何特征點重新加入特征點集中，轉向①步；其中，i為Kirsch算子8個模板中的第i個模板，1≤i≤8；

3）將“蒙片圖像幾何特征點集”和“直接減影圖像幾何特征點集”中的幾何特征點根據歐氏距離進行聚類，然后進行幾何特征點的類間布爾差運算，以防止處在毛細血管等精細結構上的幾何特征點被誤減，步驟如下：

①針對蒙片圖像和直接減影圖像分別構造兩個幾何特征點聚類集合，即“蒙片圖像幾何特征點聚類集合”和“直接減影圖像幾何特征點聚類集合”，并初始化這兩個聚類集合為空；

②針對“蒙片圖像幾何特征點集”和“直接減影圖像幾何特征點集”，分別判斷幾何特征點集中是否有未被聚類的特征點；若有，則任選一個幾何特征點，轉向③步；若所有幾何特征點都已被聚類處理，則轉向④步；

③在蒙片圖像/直接減影圖像中，依次遍歷“蒙片圖像幾何特征點聚類集合”/“直接減影圖像幾何特征點聚類集合”中的所有聚類，計算該幾何特征點與某個聚類中的某個幾何特征點之間的歐氏空間距離dis(p₀,p)＝sqrt((x_p0-x_p)²+(y_p0-y_p)²)，其中p₀,p分別為待聚類幾何特征點和當前聚類中的某個幾何特征點，x,y分別表示幾何特征點的橫縱坐標；當這兩點間距離小于閾值dis_threshold時，將該幾何特征點p₀歸入點p所在聚類；若幾何特征點p₀與所有聚類中的所有幾何特征點都不滿足歐氏空間距離小于閾值dis_threshold，則將該幾何特征點作為新的聚類加入到“蒙片圖像幾何特征點聚類集合”/“直接減影圖像幾何特征點聚類集合”中，轉向②步；

④針對“直接減影圖像幾何特征點聚類集合”中的每一個聚類計算“蒙片圖像幾何特征點聚類集合”中所有聚類與該聚類重疊的面積，然后再將所有重疊部分面積進行并集運算（假設直接減影圖像中共有W個聚類，蒙片圖像中共有T個聚類），計算得到的總面積與該聚類的面積的比值，若該比值大于某一閾值則l刪d除該聚類，即將內所有幾何特征點從直接減影圖像上刪去；

4）以類間布爾差運算后的幾何特征點作為種子點集合，通過Otsu算法確定分割閾值，以鄰域區域生長的方式進行血管圖像的分割，步驟如下：

①初始化種子點集，將所有種子點標記為未生長狀態，并計算當前直接減影圖像的Otsu分割閾值；

②判斷種子點集中的種子點是否全部為已生長狀態；若不是，任取一個種子點，標記為已生長狀態，轉向③步，否則算法結束；

③考察該種子點8鄰域內各像素的灰度值，取灰度值最小的前三個像素，判斷它們與Otsu閾值的關系；若小于Otsu閾值，則將這些像素加入到種子點集中，并標記為未生長狀態；若大于Otsu閾值，則舍去；轉向②步。