[發明專利]視網膜血管圖像的分割方法

有效

• 申請號: 201611185885.2
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN106651846B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 江海波;李清勇;李峰;鄭敏
• 申請（專利權）人: 中南大學湘雅醫院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/136
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 黃曉軍

1.一種視網膜血管圖像的分割方法，其特征在于，包括：

對視網膜血管圖像進行雙尺度匹配濾波處理，得到細尺度匹配濾波響應圖像和粗尺度匹配濾波響應圖像，包括：在應用匹配濾波時，選擇比較小數值范圍的σ，這個比較小的范圍是1.3～1.6個像素，則濾波結果圖像中的細血管更加容易得到加強，粗血管被腐蝕；相反，選擇比較大數值范圍的σ，這個比較大數值范圍是2.0～2.4個像素，則粗血管得到加強，細血管被模糊化，其中，σ是血管 偏離度的寬度或者說高斯函數沿x軸坐標中心的偏離度；

從所述細尺度匹配濾波響應圖像中分割出線支持區域，使用局部自適應閾值方法對每一個線支持區域進行二值化處理，分割出細血管段，包括：

計算細尺度匹配濾波圖像中的每個像素點的梯度幅值和梯度方向，將所有像素點按照其梯度幅值大小進行排序，選取具有最高梯度幅值的像素點作為種子點，將梯度幅值小于設定的梯度閾值的像素點排除在線支持區域的構建過程外；基于所述種子點利用區域生長算法生成若干個線支持區域，每個線支持區域包括一個種子點，并且為一個與種子點具有相似梯度方向的像素集合，每個像素點包括兩個狀態：使用過和未使用；

將細尺度匹配濾波圖像分割出多個線支持區域后，使用局部自適應閾值方法應用Otsu算法對每一個線支持區域進行二值化處理，分割出前景和背景，分割出單個的細血管段；

所述Otsu方法搜索最優的閾值使得前景與背景之間的方差最大，設t為前景和背景的分割閾值，則計算前景像素的概率w_0t和平均灰度u_0t，背景像素的概率w_1t和平均灰度為u_1t，前景和背景之間的方差表示為：

g_t＝w_ot·(u_0t-u_t)²+w_1t·(u_1t-u_t)²

其中u_t表示圖像總平均灰度，t的取值范圍為0-255，當方差g_t最大時，前景和背景差異最大，則對應的灰度t是最佳閾值；

應用固定比例閾值算法對所述粗尺度匹配濾波圖像進行分割，得到粗血管段，包括：應用固定比例閾值算法對所述粗尺度匹配濾波圖像進行分割，得到粗血管圖像，所述固定比例閾值算法的閾值由以下公式計算：

其中r是輸入參數，表示預期的血管比例，Num是頻次計算函數，Total表示像素總數；

在應用所述固定比例閾值算法時，先對所述粗尺度匹配濾波圖像中的像素進行降序排序，搜索最優的閾值Tr，根據所述最優閾值Tr對所述粗尺度匹配濾波圖像進行二值化處理，分割出前景和背景，分割出單個的粗血管段。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的對視網膜血管圖像進行雙尺度匹配濾波處理，得到細尺度匹配濾波響應圖像和粗尺度匹配濾波響應圖像，包括：

提取彩色視網膜血管圖像的RGB三個通道中的綠色通道；

用高斯函數來模擬視網膜血管的橫切面灰度曲線，得到如下匹配濾波器：

式中，K(x,y)被稱為核函數，σ是高斯函數沿x軸坐標中心的偏離度，L是高斯函數沿y軸被截斷的閃電通道長度，式中x,y需滿足|x|≤3σ,|y|≤L/2；

以15°為間隔，選取角度區間[0°,180°]中的12個方向，創建12個匹配濾波器；

將所述彩色視網膜血管圖像中的綠色通道分別與所述12個匹配濾波器做卷積計算，得到匹配濾波響應圖像，將所述匹配濾波響應圖像歸一化并量化為256級的灰度圖，當所述偏離度σ小于設定的閾值時，將得到的灰度圖作為細尺度匹配濾波響應圖像；當所述偏離度σ不小于設定的閾值時，將得到的灰度圖作為粗尺度匹配濾波響應圖像。