[發明專利]一種血管內超聲圖像序列關鍵幀的提取方法

有效

• 申請號: 201710362384.5
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107194922B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 郭圣文;吳宇鵬;任力;黃美萍
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T5/10;G06T5/20
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 鄭浦娟

本發明公開了一種血管內超聲圖像序列關鍵幀的提取方法，該方法首先計算血管內超聲圖像序列中各幀圖像Zernike矩，針對于每幀圖像，將其與后一幀圖像Zernike矩的歐式距離作為每幀圖像的距離特征值，根據每幀圖像的距離特征值構造一維距離特征函數；通過一維距離特征函數頻域空間獲取到檢查對象的心率，然后根據圖像采集速率、檢查對象的心率以及人體心率范圍確定出關鍵幀搜索范圍；同時通過一維指數濾波器對每幀圖像的距離特征值進行增強處理，得到每幀圖像增強的距離特征值；根據所有幀圖像增強的一維距離特征值，通過關鍵幀搜索范圍搜索出構成全局最短路徑的各幀圖像，作為關鍵幀，本發明方法能夠快速、準確、有效地提取出關鍵幀。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術，特別涉及一種血管內超聲圖像序列關鍵幀的提取方法。

背景技術

血管內超聲(Intravascular Ultrasound，IVUS)作為臨床上診斷血管內病變的“金標準”之一，是進行微創介入治療的重要檢查手段。檢查過程中是將微型化的超聲探頭經導管技術進入血管腔內，顯示血管橫截面圖像。臨床采用的超聲導管回撤速率是0.5mm/s，采集速率為30幀/s，檢查一段長約15mm的血管回撤一次可采集900幀圖像，不僅圖像數據量大，而且相鄰幀之間的關聯性高，處理起來耗時、繁瑣和效率低下。關鍵幀是記錄血管內有重大形態改變位置的幀，具有很強代表性且數量較總幀數少很多。所以對后期的圖像分析以及臨床診斷有很大幫助。

一般提取血管內超聲圖像關鍵幀采用ECG門控和圖像門控技術，前者是利用ECG采集裝置在介入采集圖像過程中，在每個心動周期的同一時相(一般為R波)采集關鍵幀。但臨床設備缺少ECG門控圖像采集裝置以及延長介入時間限制了此方面的應用；后者圖像門控技術彌補了ECG門控的不足，采用后處理的方式，代表性方法是O'Malley S Mn,Carlier SG,Naghavi M,et al.Image-based frame gating of IVUS pullbacks:A surrogate forecg[C]//Acoustics,Speech and Signal Processing,2007.ICASSP 2007.IEEEInternational Conference on.IEEE,2007,1:I-433-I-436(基于圖像門控的IVUS回撤：心電門控的替代法)，基本原理是通過計算圖像灰度特征的歸一化相關系數，作為各幀圖像之間相似度的衡量，構建圖像序列的差異矩陣，通過分析差異矩陣的周期性結構尋找心動周期中心臟舒張末期采集的一幀圖像作為關鍵幀，組成門控序列。但這種方法計算復雜，將幀之間的均方誤差作為相似性匹配準則，對心率變化較大的IVUS序列，受運動的干擾較大，提取的關鍵幀結果不佳。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種血管內超聲圖像序列關鍵幀的提取方法，該方法對于心臟運動具有很強的魯棒性，能夠快速、準確而有效地提取出將血管內超聲圖像序列中的關鍵幀。

本發明的目的通過下述技術方案實現：一種血管內超聲圖像序列關鍵幀的提取方法，步驟如下：

S1、采集血管內超聲圖像序列，并且計算出血管內超聲圖像序列中各幀圖像的Zernike矩；

S2、針對于每幀圖像，計算出其與后一幀圖像Zernike矩的歐式距離，將上述計算得到的歐式距離作為每幀圖像的距離特征值，然后根據每幀圖像的距離特征值構造得到血管內超聲圖像序列的一維距離特征函數；

S3、將血管內超聲圖像序列的一維距離特征函數傅里葉變換到頻域空間上，通過該頻域空間獲取到血管內超聲圖像序列對應檢查對象的心率；根據圖像采集速率、血管內超聲圖像序列對應檢查對象的心率以及人體心率范圍確定出關鍵幀搜索范圍；同時構造一維指數濾波器，通過一維指數濾波器針對步驟S2中構造得到每幀圖像的距離特征值進行增強處理，得到每幀圖像增強的一維距離特征值；