[發明專利]基于水平集的視網膜血管分割算法

在審

• 申請號: 202010725108.2
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111899267A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 王英立;侯曉曉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11;G06T7/13;G06T7/136;G06T7/90;G06T5/00;G06T5/40
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所 23118
• 代理人: 陳曉光

本發明涉及一種基于水平集的視網膜血管分割算法。目前在醫學臨床中，眼底圖像是眼科醫生對眼底疾病患者進行疾病診療的重要依據，醫生憑借主觀經驗對眼底圖像篩查、判斷病變類型，進而給出診斷。這種醫療模式耗費了大量時間且存在主觀性，易錯過最佳治療時間。本發明包括如下步驟：視網膜圖像預處理，包括單通道顏色獲取、感興趣區域提取、亮度調節；視網膜圖像增強：采用提出基于Gabor變換與和高低帽變換相結合的方法增強視網膜血管圖像；視網膜血管分割：主要采用主動輪廓模型，利用平滑和封閉的輪廓線覆蓋亞像素的邊緣，主動輪廓模型的能量泛函最小化可得到精確的分割目標。本發明用于基于水平集的視網膜血管分割算法。

技術領域：

本發明涉及醫療圖像分割技術領域，具體涉及一種基于水平集的視網膜血管分割算法。

背景技術：

近年來，隨著圖像處理與分析技術的快速發展，利用計算機進行醫學圖像處理已經廣泛應用于醫學的各個學科和領域。借助圖像處理、計算機視覺以及機器學習等技術，對相關醫學影像進行處理和分析，可以有效量化和可視化相關病理及解剖結構，從而實現計算機輔助甚至代替醫生對病情進行準確診斷和精確治療。

視覺系統是人們獲取外界信息的重要工具，在工作、學習、生活中起著不可替代的作用，眼睛的健康程度與人們的生活質量密不可分。據統計，中國是世界上盲人數目最多的國家之一，約 670 萬人，占世界盲人總數的18%。在大量不可逆的致盲疾病中，眼底視網膜病變是主要的致盲病因。國際糖尿病聯合會的一項調查顯示，全球將近4.25億糖尿病患者存在失明風險，預計2045年將增加到6.29億，糖尿病性視網膜病變引起的失明率也逐年上升?；谠缙谘鄣籽軋D像的篩查工作在一定程度上可降低視覺損傷和致盲概率。

視網膜血管結構的變化是許多疾病出現的臨床表現，這些疾病包括高血壓、心血管病、糖尿病和中風等。在視網膜眼底圖像結構中，視網膜血管的形態，包括寬度、彎曲度、分枝形態、角度等特征是早期疾病診斷的依據，其中的各種病變是許多疾病的直接反映，如糖尿病性視網膜病變，青光眼等，視網膜血管的變化在一定程度上也反映出一些其他器官的健康情況。眼底視網膜圖像在眼科疾病診斷和研究得到廣泛應用，在醫學臨床中，眼底圖像是眼科醫生對眼底疾病患者進行疾病診療的重要依據，醫生憑借主觀經驗對眼底圖像篩查、判斷病變類型，進而給出診斷。這種醫療模式耗費了大量時間且存在主觀性，易錯過最佳治療時間，視網膜圖像血管的自動分割，尤其是高精度的自動分割算法需求迫切。因此，迫切需要針對眼底病的相關特性，利用計算機圖像處理與分析手段，對眼底視網膜圖像進行客觀、準確地自動處理和分析，以滿足臨床上對眼底病篩查、診斷和治療的需求。

發明內容：

本發明的目的是提供一種基于水平集的視網膜血管分割算法，通過該方法解決彩色眼底視網膜圖像在血管分割過程中出現微小血管檢測困難、抗噪聲能力弱等問題，達到提高分割精度的目的。

上述的目的通過以下的技術方案實現：

一種基于水平集的視網膜血管分割算法，該算法包括如下步驟：

步驟一、視網膜圖像預處理：包括單通道顏色獲取、感興趣區域提取、亮度調節，在彩色視網膜圖像中，與其他顏色通道相比，血管在其綠色通道中與背景區域間具有最佳的對比度，將眼底彩色視網膜圖像中的綠色通道作為后續血管分割的輸入圖像，掩膜提取是用選定圖像遮蓋處理后的圖像，并控制圖像處理區域，由于邊緣像素的灰度值和ROI像素的灰度值之間差異較大，對掩膜進行提取時，采用閾值二值化的方法，亮度增強采用對比度受限的自適應直方圖均衡化，將圖像分塊，以塊為單位計算直方圖，然后修剪直方圖，進行塊間非線性插值，最后均衡；