[發(fā)明專利]冠狀動脈管腔圖像自動分割系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710849201.2
• 申請日: 2017-09-18
• 公開（公告）號: CN107610117A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 毛奎彬;陳衛(wèi)單;陳勇強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州慧揚(yáng)健康科技有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/187;G06T5/00
• 代理公司: 深圳市合道英聯(lián)專利事務(wù)所(普通合伙)44309
• 代理人: 廉紅果

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種冠狀動脈管腔圖像自動分割系統(tǒng)。

背景技術(shù)

冠狀動脈粥樣硬化性心臟病(簡稱冠心病)是由于罐裝動脈粥樣硬化導(dǎo)致血管管腔狹小或堵塞，常常導(dǎo)致心梗的發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計，于2008年全球冠狀動脈病變造成的死亡人數(shù)達(dá)到了七百三十萬。動脈粥樣硬化斑塊的形成是由于脂肪和膽固醇積存在冠狀動脈內(nèi)，最終導(dǎo)致血管狹小或堵塞。

血管內(nèi)超聲影像(IVUS)通過使用末端連接有超聲探針的特殊導(dǎo)管對血管進(jìn)行形態(tài)學(xué)檢測。對IVUS獲得的圖像進(jìn)行圖像分割有助于評估血管的形態(tài)學(xué)變化，并且提供管腔的面積以及直徑、粥樣硬化斑塊是否存在及其大小等重要信息，為臨床醫(yī)生提供決定治療方案的參考依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

針對背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種冠狀動脈管腔圖像自動分割系統(tǒng)，對血管內(nèi)超聲圖像進(jìn)行預(yù)處理、分割以及識別分析后，將圖像中的血管管腔分離出來，為臨床醫(yī)生評估患者冠狀動脈管腔內(nèi)動脈粥樣硬化斑塊的存在與大小、采取何種治療方案提供參考依據(jù)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種冠狀動脈管腔圖像自動分割系統(tǒng)，包括圖像預(yù)處理模塊、圖像分割模塊以及管腔識別模塊，其中，所述圖像預(yù)處理模塊：用于通過中值濾波器減少圖像噪聲，及使用伽馬校正的方法調(diào)整輸入圖像的對比度，避免對低強(qiáng)度區(qū)域的過高估計；所述圖像分割模塊：用于分割圖像，首先建立減小圖像分辨率方法的高斯金字塔，然后圖像進(jìn)入具備減法聚類的K-means聚類方法，得到一個二值圖像，二值圖像隨后進(jìn)入連通區(qū)域分析算法，所有的像素點(diǎn)都被標(biāo)記，具有相同標(biāo)簽的像素點(diǎn)被融合為一個單獨(dú)的區(qū)域；所述管腔識別模塊：用于進(jìn)行管腔識別，首先需要進(jìn)行分叉去除，避免血管分叉處對管腔識別造成的影響，完成管腔識別后，根據(jù)管腔輪廓生成二值圖像，隨后對區(qū)域輪廓進(jìn)行平滑處理，使得管腔區(qū)域尺寸恢復(fù)到原始區(qū)域大小，經(jīng)過形態(tài)學(xué)處理完成輪廓校正之后，所得的圖像即為管腔區(qū)域。

在上述技術(shù)方案中，所述中值濾波器尺寸為5×5。

在上述技術(shù)方案中，所述二值圖像被識別的區(qū)域具有白色像素，背景具有黑色像素。

在上述技術(shù)方案中，所述連通區(qū)域分析算法需要以下步驟：首先對圖像進(jìn)行自上而下自左向右的像素掃描，識別一個白色像素后，如果臨近像素點(diǎn)中具備相同亮度的像素點(diǎn)，則對該像素點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記；如果臨近沒有相同亮度的像素點(diǎn)被標(biāo)記，則該像素點(diǎn)被賦予一個新的標(biāo)簽；否則該像素點(diǎn)被賦予臨近像素點(diǎn)的標(biāo)簽。

在上述技術(shù)方案中，所述分叉去除的方法是經(jīng)過連通區(qū)域分析算法之后，統(tǒng)計圖像中心的區(qū)域在圖像邊緣的像素點(diǎn)個數(shù)，當(dāng)圖像邊緣的像素點(diǎn)個數(shù)達(dá)到一定閾值則判定該斷層存在分叉點(diǎn)。

本發(fā)明冠狀動脈管腔圖像自動分割系統(tǒng)，包括圖像預(yù)處理模塊、圖像分割模塊以及管腔識別模塊，圖像預(yù)處理模塊用于減少圖像噪聲和調(diào)整輸入圖像的對比度；圖像分割模塊用于分割圖像；管腔識別模塊用于進(jìn)行管腔識別，首先需要進(jìn)行分叉去除，避免血管分叉處對管腔識別造成的影響，完成管腔識別后，根據(jù)管腔輪廓生成二值圖像，隨后對區(qū)域輪廓進(jìn)行平滑處理，使得管腔區(qū)域尺寸恢復(fù)到原始區(qū)域大小，經(jīng)過形態(tài)學(xué)處理完成輪廓校正之后，所得的圖像即為管腔區(qū)域。如此對血管內(nèi)超聲圖像進(jìn)行預(yù)處理、分割以及識別分析后，將圖像中的血管管腔分離出來，為臨床醫(yī)生評估患者冠狀動脈管腔內(nèi)動脈粥樣硬化斑塊的存在與大小、采取何種治療方案提供參考依據(jù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明流程示意圖；

圖2為本系統(tǒng)所識別出來的管腔區(qū)域圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明所述的一種冠狀動脈管腔圖像自動分割系統(tǒng)，包括圖像預(yù)處理模塊、圖像分割模塊以及管腔識別模塊，結(jié)合附圖1所示的流程示意圖，以下是對上述各模塊的詳細(xì)說明：

(1)圖像預(yù)處理模塊：

圖像預(yù)處理模塊的目的在于減少圖像噪聲，調(diào)整輸入圖像的對比度。圖像預(yù)處理的第一步是使用中值濾波器，濾波器尺寸為5×5。中值濾鏡方式能夠在不損失目標(biāo)區(qū)域的邊界輪廓的前提下，除去圖像中的噪聲。

對比度調(diào)整使用伽馬校正的方法，避免對低強(qiáng)度區(qū)域的過高估計。伽馬校正需要使用亮度值的概率密度函數(shù)(PDF)以及累計密度函數(shù)(CDF)：