[發明專利]X射線造影圖像中血管結構的提取方法及裝置

有效

• 申請號: 201711123564.4
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN107993220B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 楊健;宋爽;王涌天;艾丹妮;叢偉建
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T5/00;G06T5/20;G06T5/50;G06K9/62
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發明提供一種X射線造影圖像中血管結構的提取方法及裝置。該方法包括：利用分類模型，對若干圖像塊進行分類，獲取血管圖像塊，將所述血管圖像塊對應的特定像素點的像素值設置為預設值，獲取缺損圖像，利用根據所述缺損圖像的灰度信息和深度信息構建的修復函數，對所述缺損圖像進行修復，獲取修復圖像，將所述原始X射線造影圖像與所述修復圖像進行差分運算，獲取血管結構。本發明使得背景噪聲得到充分的抑制，同時，保證了獲取的血管結構邊緣、分叉和交叉位置信息的完整性。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，更具體地，涉及一種X射線造影圖像中血管結構的提取方法及裝置。

背景技術

冠狀動脈是供給心臟血液的動脈，一旦嚴重病變會帶來生命危險。為了檢查冠狀動脈是否發生狹窄并影響到對心臟的供血，一般采用計算機輔助診療。具體地，將造影劑注入冠狀動脈血管里，獲取冠狀動脈結構圖，進而對冠狀動脈進行診斷分析。

為了提高診斷的準確性，通常會采取一定的血管處理技術，如血管分割、中心線提取以及血管三維重建等，提高冠狀動脈與背景的對比度。但因冠狀動脈結構多元化、成像光照非均勻性、多種解剖結構的干擾、以及冠脈影像噪聲的復雜化，這些技術并不能有效地提高冠狀動脈與背景的對比度。此外，冠狀動脈中血流變化導致造影劑分布不均會致使冠狀動脈非均勻化，進一步增加提高冠狀動脈與背景的對比度的難度。

為有效緩解冠狀動脈非均勻性的影響、抑制非冠狀動脈結構和影像噪聲以及克服冠狀動脈結構多元化、成像光照非均勻性、多種解剖結構的干擾和冠脈影像噪聲的復雜化的影響，現有技術采用了多種圖像增強方法對冠狀動脈進行增強。常見的方法包括：傳統血管增強方法，它基于反銳化掩膜對原始圖像進行模糊，并將模糊之后的圖像和原圖進行差分運算，從而獲得原始圖像中邊緣等高頻信息；基于直方圖均衡化方法，它主要依據圖像的灰度分布，采用均衡化的方法實現圖像的增強；基于圖像變換的方法，它將圖像變換到另一個空間以實現血管的增強；基于濾波器的方法，它采用一個或者多個濾波器實現圖像的增強；基于圖像減影的方法，它通過將造影前后的圖像相減實現圖像增強。

傳統血管增強方法雖實現了冠狀動脈的增強，但同時增強了高頻噪聲信息，使得增強效果降低；其余四種增強方法均易受圖像噪聲的影響，對背景噪聲抑制能力較差，增強結果中目標結構的整體對比度較低，同時，還容易模糊目標結構的邊緣信息，尤其是當血管中出現不同分支交叉、重疊或者投影引起的血管縮短時。

發明內容

本發明提供一種X射線造影圖像中血管結構的提取方法及裝置，以克服現有技術中，血管結構增強效果不佳的問題。

根據本發明的第一方面，提供一種X射線造影圖像中血管結構的提取方法，該方法包括：步驟1，利用分類模型，對若干圖像塊進行分類，獲取血管圖像塊；所述若干圖像塊包括利用原始X射線造影圖像中滿足預設條件的若干特定像素點構建的血管圖像塊和非血管圖像塊；步驟2，將所述血管圖像塊對應的特定像素點的像素值設置為預設值，獲取缺損圖像；步驟3，利用根據所述缺損圖像的灰度信息和深度信息構建的修復函數，對所述缺損圖像進行修復，獲取修復圖像；步驟4，將所述原始X射線造影圖像與所述修復圖像進行差分運算，獲取血管結構。

結合本發明第一方面的第一種可能實現方式，在第二種可能實現方式中，所述步驟1之前還包括：基于若干血管圖像塊和非血管圖像塊的特征向量，對基于Adaboost強分類器和概率增強樹構建的混合分類器進行訓練，獲得分類模型；所述若干血管圖像塊和非血管圖像塊基于若干X射線造影圖像中若干血管像素點和非血管像素點構建。

結合本發明第一方面的第二種可能實現方式，在第三種可能實現方式中，所述對基于Adaboost強分類器和概率增強樹構建的混合分類器進行訓練之前還包括：采用若干層決策樹模型作為弱分類器構建Adaboost強分類器；構建特定深度的概率增強樹，將所述Adaboost強分類器作為所述概率增強樹的節點，得到混合分類器。