[發明專利]基于對稱性匹配濾波器組和區域生長的三維血管分割方法

有效

• 申請號: 201710583714.3
• 申請日: 2017-07-18
• 公開（公告）號: CN107392922B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 楊冠羽;丁皓;寧秀芳;舒華忠
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11;G06T7/136;G06T15/00
• 代理公司: 32204 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 孟紅梅<國際申請>=<國際公布>=<進入

1.一種基于對稱性匹配濾波器組和區域生長的三維血管分割方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：設計由三維高斯函數和復正弦函數實部乘積組成的符合血管管狀結構的基本匹配濾波器模板；

步驟2：構建正交平面將基本匹配濾波器模板等分成四個象限的匹配濾波器模板之和；

步驟3：構造多尺度、多方向的對稱性的匹配濾波器組，與待增強的圖像進行空間卷積，對于尺度大于設定閾值的匹配濾波器，使用基本匹配濾波器減去四象限卷積兩兩做減法的絕對值，對于尺度不大于設定閾值的匹配濾波器，使用基本匹配濾波器減去對稱象限的卷積響應的絕對值，同一尺度下的多個方向取最大值作為增強圖像的卷積響應值，最后融合對稱性匹配濾波器組的增強卷積響應，各個體素點選取與其尺度最相符的濾波器的空間卷積結果作為其增強結果值，得到增強圖像；包括：

步驟3.1：選定m_j尺度，0<j<＝n，的l個方向的濾波器與CTA/MRA圖像做空間卷積，根據圖像實際血管尺度設定尺度閾值k，當m_j<＝k時，得到原圖與對稱性匹配濾波器的卷積響應值3DVSMFR_j為：

當m_j>k時，得到原圖與對稱性匹配濾波器的卷積響應值3DVSMFR_j為：

其中3DMFR_j表示基本匹配濾波器與原圖的卷積響應，3DMFR_j^a、3DMFR_j^b、3DMFR_j^c、3DMFR_j^d分別表示四個象限的基本匹配濾波器與原圖的卷積響應值，各個體素點選取與其方向最相符的濾波器的空間卷積結果作為該尺度下的最終響應值，最終形成m_j尺度下的響應圖像；

步驟3.2：對m_j尺度下的響應圖像，采取對于邊緣高亮區域和響應異常點賦0值處理進行異常點的去除；

步驟3.3：對所有n個尺度的最終響應值進行歸一化處理，各個體素點選取與其尺度最相符即卷積響應輸出值最大的濾波器的空間卷積結果作為其增強結果值；

步驟4：利用固定閾值三維區域生長算法提取增強圖像的血管，獲取最終的分割結果。

2.根據權利要求1所述的基于對稱性匹配濾波器組和區域生長的三維血管分割方法，其特征在于，步驟1中設計的在第j個尺度m_j下第i個方向的基本匹配濾波器模板h_ij(x_j,y_j,z_j)＝g_j(x_j,y_j,z_j)×sr_ij(x_j,y_j,z_j)；

其中(x_j,y_j,z_j)表示三維坐標，

表示尺度為m_j的3D高斯球的第j個點的值，其中σ_x表示g_j(x_j,y_j,z_j)在x軸上的標準差，σ_y表示g_j(x_j,y_j,z_j)在y軸上的標準差，σ_z表示g_j(x_j,y_j,z_j)在z軸上的標準差；

表示尺度為m_j、母線方向為(cosβ_icosα_i,cosβ_isinα_i，sinβ_i)的圓柱體的第j個點的值，其中F_j表示徑向空間頻率，β表示單位球面上某個離散點在球坐標系下的仰角，α是單位球面上某個離散點在球坐標系下的方位角。

3.根據權利要求1所述的基于對稱性匹配濾波器組和區域生長的三維血管分割方法，其特征在于，所述步驟4中包括：

(4.1)在增強圖像的血管主干入口處設置生長種子點；

(4.2)設置生長閾值范圍；

(4.3)使用三維全局區域生長提取增強圖像的血管部分，并將分割結果作為掩膜獲取原圖中的血管分割結果。