[發明專利]一種基于血管管狀模型的肝血管三維重建及可視化方法

在審

• 申請號: 202010544950.6
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111932665A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 錢月晶;章增優
• 申請（專利權）人: 浙江工貿職業技術學院
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T5/00;G06T7/155;G06T7/187;G16H30/20
• 代理公司: 北京陽光天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11671
• 代理人: 黃亞男

1.一種基于血管管狀模型的肝血管三維重建及可視化方法，其特征在于，具體步驟包括：

S10:獲取肝臟CT圖像，調整窗寬窗位使得肝臟CT圖像符合顯示器設備的灰度級顯示范圍；

S20:對符合顯示器設備灰度級顯示范圍的肝臟CT圖像進行去噪和圖像增強的預處理；

S30:根據預處理后的血管圖像，利用基于Hessian矩陣和區域生長算法的分割方法來分割血管；

S40:采用形態學方法來填補血管分割造成的空洞；

S50:根據肝血管固有的特性使用三角網格面繪制和光線投射算法對血管進行體繪制來實現三維重建；

S60:采用基于CT動態增強圖像的計算機輔助肝臟血管可視化系統將肝動脈期、門靜脈期和延遲期的三期圖像序列進行可視化顯示。

2.根據權利要求1所述的基于血管管狀模型的肝血管三維重建及可視化方法，其特征在于，獲取肝臟CT圖像由DICOM文件的形式存放，采用調整窗寬窗位的方法使得肝臟CT圖像符合顯示器設備的灰度級顯示范圍。

3.根據權利要求2所述的基于血管管狀模型的肝血管三維重建及可視化方法，其特征在于，所述調整窗寬窗位的方法具體包括：讀取DICOM的圖像數據，若每抽樣值位分配大于8，此時以字為單位存儲圖像數據的像素抽樣值，通過高低字節交換、高位截取、重調整操作進行數據轉換處理來顯示DICOM圖像。

4.根據權利要求1所述的基于血管管狀模型的肝血管三維重建及可視化方法，其特征在于，所述預處理包括降低噪聲和采用基于模糊方法的局部增強。

5.根據權利要求4所述的基于血管管狀模型的肝血管三維重建及可視化方法，其特征在于，所述采用基于模糊方法的局部增強，包括：先計算區域內各個像素與中心像素的絕對差，然后利用隸屬度函數來構建權重，最后對區域內像素值進行加權求和來得到該步驟的增強結果。計算當前像素與區域像素的歐氏距離：設區域為3*3，設當前像素為(i,j)，灰度值記為H_i,j，則區域內像素到該中心像素的距離為D_i,j＝|H_i+p,j+q|,p,q∈(-1,0,1)；根據計算各像素的權重；輸出圖像像素為根據公式對輸出圖像進行邊緣增強,其中，r(i,j)＝Mean(F)*u,u為修正參數F(p,q)＝I(i+p,j+q)-I(i,j)，F為區域內像素與中心像素的灰度差。

6.根據權利要求1所述的基于血管管狀模型的肝血管三維重建及可視化方法，其特征在于，所述步驟S30具體包括:

S31:輸入預處理后的血管圖像，生成像素矩陣P，初始化空間尺度σ＝a，增強因子U_max＝0,空間尺度范圍為[a,b]，每一個像素P_x,y,z對應若干個空間尺度σ_i和若干個增強因子U_i(max)；

S32：計算元素P_x,y,z與高斯函數G(x,y,z)的二階微分的卷積，其中，

S33：生成Hessian矩陣H，并計算出特征值λ₁、λ₂、λ₃，根據公式U_max＝max(U_i(max),P(v,σ_i))計算增強濾波的輸出值U_max，而c為Hessian矩陣最大范數值的一半，v為特征向量，α，β為固定常數值；

S34：對σ進行迭代至σ＝b進而結束尺度迭代，輸出最大增強濾波輸出值U_max作為該元素P_x,y,z的增強因子,并輸出該輸出值所對應的Hessian矩陣H的特征值λ₁、λ₂、λ₃以及特征向量v₁、v₂、v₃，根據所獲得的U_max值來判斷該像素是否為血管。