[發(fā)明專利]一種冠狀動(dòng)脈CT血管造影圖像分割方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610074357.3
• 申請日: 2016-02-02
• 公開（公告）號(hào): CN105741299B
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉秀玲;苑昊;王光磊;魏帥
• 申請（專利權(quán)）人: 河北大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/11
• 分類號(hào): G06T7/11;G06T7/136;G06T7/187
• 代理公司: 石家莊國域?qū)＠虡?biāo)事務(wù)所有限公司 13112
• 代理人: 胡素梅;白海靜

本發(fā)明提供了一種冠狀動(dòng)脈CT血管造影圖像分割方法。該方法包括如下步驟：首先對CTA圖像進(jìn)行預(yù)處理，包括中值濾波和閾值分割，預(yù)處理后得到二值圖像；之后標(biāo)記二值圖像中所有的連通區(qū)域，并求各連通區(qū)域的特征信息；再利用特征匹配機(jī)制判斷冠脈是否分裂；在初始的十幾幀圖像中利用特征匹配機(jī)制對目標(biāo)進(jìn)行追蹤，之后利用卡爾曼對目標(biāo)進(jìn)行追蹤。通過特征匹配機(jī)制和卡爾曼濾波器相結(jié)合對目標(biāo)進(jìn)行追蹤，可以解決部分特殊形態(tài)下目標(biāo)區(qū)域的追蹤，提高了目標(biāo)區(qū)域的追蹤準(zhǔn)確率。而且，整個(gè)追蹤過程由特征匹配機(jī)制來判斷圖像中的冠脈是否發(fā)生了分裂，準(zhǔn)確地判斷出冠脈是否發(fā)生了分裂及分裂為哪幾部分，可進(jìn)一步保證追蹤的精確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像分析與處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種醫(yī)學(xué)圖像中的冠狀動(dòng)脈CT血管造影圖像分割方法。

背景技術(shù)

冠心病是在世界范圍內(nèi)死亡率最高的疾病，且其發(fā)病率呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢，對人們的身體健康構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。作為冠心病診斷的有效無創(chuàng)手段，多層螺旋CT血管造影(Computed Tomography Angiography，CTA)技術(shù)的發(fā)展較為迅速。CTA圖像分割是對冠脈(即冠狀動(dòng)脈)三維幾何模型重構(gòu)的重要基礎(chǔ)，而三維模型可以為心內(nèi)科醫(yī)生提供更精確快速的、重復(fù)性更高的診斷方式。因此，基于冠脈CTA序列圖像準(zhǔn)確地提取冠脈輪廓，是冠狀動(dòng)脈狹窄的重要臨床輔助分析工具，并可以提供鈣化程度、斑塊負(fù)擔(dān)以及狹窄程度的定量分析，故基于CTA圖像的血管分割成為醫(yī)學(xué)圖像處理領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。

當(dāng)前，國內(nèi)外研究學(xué)者關(guān)于血管結(jié)構(gòu)尤其是冠狀動(dòng)脈的序列分割已經(jīng)做了大量的研究。基礎(chǔ)思想也都是利用圖像幀間的連續(xù)性。然而，大多數(shù)的血管分割方法嚴(yán)重依賴與用戶的交互，例如手動(dòng)定義開始和結(jié)束點(diǎn)以及血管方向，或手工插入中間點(diǎn)縮小差距。這些方法使圖像分割結(jié)果的準(zhǔn)確性強(qiáng)烈依賴于用戶的互動(dòng)。此外，還有一些方法是將目標(biāo)區(qū)域的質(zhì)心或輪廓投影作為新的種子點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)序列分割，這些方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)一定器官、組織的CTA圖像序列分割，但它們或者不能很好地適用于有拓?fù)渥兓那樾?，或者對于連續(xù)圖像間距有很強(qiáng)的依賴性，都不能很好地適應(yīng)冠狀動(dòng)脈的CTA圖形。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是提供一種冠狀動(dòng)脈CT血管造影圖像分割方法，以解決現(xiàn)有的CTA圖像分割方法不能很好地用來分割結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜精細(xì)的冠狀動(dòng)脈的問題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種冠狀動(dòng)脈CT血管造影圖像分割方法，包括如下步驟：

a、對原始冠狀動(dòng)脈CT血管造影圖像進(jìn)行預(yù)處理；

具體是：對所有按序排列的冠狀動(dòng)脈CT血管造影圖像進(jìn)行二維中值濾波，之后采用最大類間方差法對濾波后的圖像進(jìn)行閾值分割，得到二值圖像；

采用最大類間方差法對濾波后的圖像進(jìn)行閾值分割，具體是按照下面公式對濾波后的圖像進(jìn)行閾值分割：

其中，t為分割閾值，λ為調(diào)整參數(shù)；λ優(yōu)選2.3；

b、將預(yù)處理后的二值圖像中的所有連通區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記，并求出每個(gè)連通區(qū)域的質(zhì)心、面積和離心率三個(gè)特征信息；

c、從第一幀圖像中標(biāo)定出目標(biāo)區(qū)域，在第一幀圖像的目標(biāo)區(qū)域內(nèi)包含有主動(dòng)脈和冠狀動(dòng)脈兩個(gè)目標(biāo)；

d、從第二幀圖像開始，利用特征匹配機(jī)制根據(jù)前一幀圖像中的冠狀動(dòng)脈判斷當(dāng)前圖像內(nèi)的冠狀動(dòng)脈是否發(fā)生分裂；

e、選取當(dāng)前圖像內(nèi)與前一幀圖像內(nèi)冠狀動(dòng)脈對應(yīng)的窗口內(nèi)面積最小的連通區(qū)域，并判斷該面積最小的連通區(qū)域的面積是否大于預(yù)設(shè)面積閾值C，若是，則執(zhí)行步驟f；若否，則執(zhí)行步驟g；

f、利用特征匹配機(jī)制根據(jù)前一幀圖像內(nèi)的目標(biāo)對當(dāng)前圖像內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行追蹤，所述當(dāng)前圖像內(nèi)的目標(biāo)為冠狀動(dòng)脈或冠狀動(dòng)脈和主動(dòng)脈；