[發明專利]CT圖像中一種有效的半自動血管分割方法

有效

• 申請號: 201710238783.0
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN107180431B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 賈旭;孫福明;曹玉東
• 申請（專利權）人: 遼寧工業大學
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11
• 代理公司: 沈陽利泰專利商標代理有限公司 21209
• 代理人: 吳維敬

1.CT圖像中一種有效的半自動血管分割方法，本方法中硬件采用4核及以上的CPU，軟件采用Visual Studio 2010,其特征在于包括下述步驟：

1)血管路徑曲線采樣：

對血管路徑采樣采用間隔單位距離進行采樣，采樣結果為：

2)獲取最佳“球”半徑：

本方法將血管假設成為一根橫截面為圓，且彎曲的管狀結構，形成該結構的方式被假設為從起始端塞入一個“球”，沿路徑前進方向進行滾動形成，滾動過程中“球”的半徑將自適應隨之變化，最后球體滾動覆蓋的所有點標記為血管；假設血管路徑曲線的采樣點作為“球心”，對每個“球”計算存在的最大半徑：

式中，R為“球”半徑，N_R為球中體素的個數，f(x,y,z)為體素值，為“球”中體素的平均值，Ω為“球”包含體素的位置集合，V_T為“球”中所有體素標準差閾值；

3)調整“球”心位置與“球”半徑：

①、根據待處理采樣點與其前后相鄰采樣點的位置關系，來估計出該采樣點的前進方向，即待處理采樣點的切線方向，計算公式為：

式中，x_b1，x_b2，x_e1，x_e2分別為待處理采樣點沿路徑方向的前后各兩個采樣點的行坐標值，y為列坐標值，z為層坐標值，dSca為層間像素真實距離與行列間像素真實距離的比例值，[r,c,s]^T為待處理采樣點切線方向的單位方向向量；

②、獲取法平面：

定義當“球”滾到此處，“球”心位置需要在這個法平面上；其法平面獲取方法如式(7)：

r(x-x_k)+c(y-y_k)+s(z-z_k)＝0 (7)

式中，(x_k,y_k,z_k)表示“球”心位置坐標；

③、獲取“球”心區域：

在法平面上設置一個以原“球心”為中心，R′為半徑的圓，從而將圓的內部作為“球”心位置調整區域；

④、優化“球”心位置與“球”半徑：

在圓內進行點采樣，使新的“球”心只能在這些采樣點上，采樣點集合為Ω′_n；而后，假設將采樣點作為新的“球”心，重復步驟2)，得到滿足公式(2)的最大半徑最后，選擇計算得到的最大半徑所對應的點作為優化后新的“球”心，該半徑為優化后最優半徑，如式(8)所示：

對所有的采樣點進行計算后，獲得了新的采樣點集合；

4)“球”心優化迭代與終止判斷：

基于“球”心位置與“球”半徑的變化情況作為是否迭代或終止的條件，即當式(9)與式(10)任何一個條件不成立時，表示循環次數的變量j加1，即j＝j+1，返回步驟1)，繼續迭代；反之，當式(9)與式(10)同時成立時，迭代終止；

R_k(j)＝R_k(j-1) (9)

5)采樣點間“球”模型插值：

假設優化后相鄰“球”心的坐標分別為(x_b,y_b,z_b)和(x_e,y_e,z_e)，“球”半徑分別為R_b和R_e，假設兩個采樣點存在t個插值“球”心點，那么第p個插值“球”模型中心位置和半徑分別如式(11)和式(12)所示：

6)閾值膨脹：

對于圖像中非分割結果的體素，如果其體素值f滿足血管閾值條件ε_minfε_max，則將該體素作為血管的一部分；同時，膨脹次數應小于n_MaxDil。