[發明專利]X光造影圖像序列中管狀結構的跟蹤方法及裝置

在審

• 申請號: 201910182030.1
• 申請日: 2019-03-11
• 公開（公告）號: CN109978915A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 楊健;艾丹妮;方慧卉;王涌天;范敬凡
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06T7/246
• 分類號: G06T7/246;G06T7/40
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王慶龍;苗曉靜

本發明實施例提供一種X光造影圖像序列中管狀結構的跟蹤方法及裝置，其中方法包括：將參考圖像中的參考分支映射至目標圖像中，在目標圖像中確定搜索范圍，對搜索范圍內的管狀結構進行分割并提取中心線段，根據中心線段構建無向無環圖；在無向無環圖中搜索與映射后的參考分支可能匹配的分支路徑，作為候選分支，通過動態時間規整算法從候選分支中確定與參考分支匹配度最高的分支，作為目標分支；利用拓撲連接優化方法對各目標分支的連接區域進行間斷修補，得到目標圖像中的目標管狀結構。本發明實施例可以輔助分析血管的運動、完成血管的四維重建等任務；跟蹤導管和穿刺針等手術設備可以輔助引導介入手術，實現基于圖像的手術導航。

技術領域

本發明實施例涉及圖像處理技術領域，更具體地，涉及X光造影圖像序列中管狀結構的跟蹤方法及裝置。

背景技術

目前，很多工作集中在單幀X光造影圖像上的管狀結構提取：基于像素增強方法、基于能量優化方法和基于學習方法等。但是將其應用到圖像序列的指定管狀結構跟蹤任務時，得到的結果往往缺乏連續性。而且因為這類在單幀X光造影圖像上的管狀結構提取方法不能區別地提取指定目標，所以得到的結果是圖像中的所有管狀結構，而不僅僅是跟蹤目標。

這種跟蹤任務目前實現的方法是基于點跟蹤技術的。在這些方法中，首先從參考圖像中提取管狀結構目標上的關鍵點。然后在后一幀圖像上跟蹤關鍵點的位置。最后，通過連接跟蹤到的各個關鍵點，形成完整的管狀結構目標。但這類方法存在以下問題：

1)X光造影圖像背景紋理非常復雜，而且管狀結構目標上各個點的紋理十分相似，因此很難保證管狀結構目標上各個點的跟蹤結果準確；

2)跟蹤任務的結果需要傳遞，即上一幀跟蹤到的目標結果作為參考，用來跟蹤下一幀圖像上的目標。一旦上一幀跟蹤到的目標結果出現錯誤，那么這個錯誤將會一直傳遞下去。

發明內容

本發明實施例提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的X光造影圖像序列中管狀結構的跟蹤方法及裝置。

第一個方面，本發明實施例提供一種X光造影圖像序列中管狀結構的跟蹤方法，包括：

將參考圖像中的參考分支映射至目標圖像中，在所述目標圖像中以映射后的參考分支確定搜索范圍，對所述搜索范圍內的管狀結構進行分割并提取中心線段，根據所述中心線段構建無向無環圖；

在所述無向無環圖中搜索與所述映射后的參考分支可能匹配的分支路徑，作為候選分支，通過動態時間規整算法從所述候選分支中確定與所述參考分支匹配度最高的分支，作為目標分支；

利用拓撲連接優化方法對各目標分支的連接區域進行間斷修補，得到目標圖像中的目標管狀結構；

其中，所述參考圖像和目標圖像分別為相鄰的前、后兩幀X光造影圖像，所述參考分支為參考圖像中目標管狀結構的分支，所述無向無環圖的邊對應各中心線段，節點對應中心線段的分叉點和端點。

第二個方面，本發明實施例提供一種X光造影圖像序列中管狀結構的跟蹤裝置，包括：

圖構建模塊，用于將參考圖像中的參考分支映射至目標圖像中，在所述目標圖像中以映射后的參考分支確定搜索范圍，對所述搜索范圍內的管狀結構進行分割并提取中心線段，根據所述中心線段構建無向無環圖；

目標分支搜索模塊，用于在所述無向無環圖中搜索與所述映射后的參考分支可能匹配的分支路徑，作為候選分支，通過動態時間規整算法從所述候選分支中確定與所述參考分支匹配度最高的分支，作為目標分支；

連接模塊，用于利用拓撲連接優化方法對各目標分支的連接區域進行間斷修補，得到目標圖像中的目標管狀結構；

其中，所述參考圖像和目標圖像分別為相鄰的前、后兩幀X光造影圖像，所述參考分支為參考圖像中目標管狀結構的分支，所述無向無環圖的邊對應各中心線段，節點對應中心線段的分叉點和端點。