[發明專利]基于光學相干層析成像的皮下微血管分割與三維重建方法

在審

• 申請號: 202010954055.1
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112116704A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 齊鵬;曹旭
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T7/11;G06T7/194;G06T5/00;G06K9/62
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 陳源源

本發明涉及一種基于光學相干層析成像的皮下微血管分割與三維重建方法，包括以下步驟：通過FF?OCT系統獲取二維影像序列并進行預處理；將獲取的二維影像進行分組，每組影像進行魯棒主成分分析，得到影像背景與高響應微血管區域；將影像背景與高響應微血管區域，結合各組影像間的位置關系和每組影像中的微血管邊界分布，進行微血管的分割和三維重建。與現有技術相比，本發明將全域光學相干層析技術應用于靜脈穿刺的圖像識別，顯著提高了成像的精度，不僅使得血管定位更加準確，還使得微血管清晰成像更加可靠。

技術領域

本發明涉及圖像識別領域，尤其是涉及一種基于光學相干層析成像的皮下微血管分割與三維重建方法。

背景技術

皮下微血管成像在嬰幼兒靜脈穿刺等場合具有特定的需求，2歲以下嬰幼兒靜脈穿刺通常會選擇額頭處皮下微血管扎針，確保穿刺的安全穩定。但是，現有的靜脈穿刺影像識別方法通常采用超聲靜脈成像與近紅外靜脈成像，成像精度較低，無法滿足嬰幼兒額頭處的靜脈識別精度需求。

光學相干層析成像(Optical Coherence Tomography,OCT)是一種利用低相干干涉原理來獲取活體生物組織圖像的技術，OCT系統通過將活體生物組織反射的光束和OCT系統內部的參考鏡光束組合，得到一系列活體生物組織的干涉圖樣，通過分析干涉圖樣，可以得到活體生物組織反射光的強度和時間延遲。通過對反射光強度與時延的分析可以重建生物組織的切片影像。同時，全域光學相干層析成像技術(Full-Field Optical CoherenceTomography,FF-OCT)作為OCT的改進型，沒有OCT中由組織沿兩個橫向方向的整體運動引起的偽影，并且具有更好的靈敏度。

本發明將光學相干層析成像(Optical Coherence Tomography,OCT)技術和靜脈穿刺成像技術進行結合，用于全方便地提高靜脈穿刺的精度，實現嬰幼兒靜脈穿刺等場合的特的需求。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于光學相干層析成像的皮下微血管分割與三維重建方法，滿足靜脈穿刺的高精度場合。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于光學相干層析成像的皮下微血管分割與三維重建方法，包括以下步驟：

S1、通過FF-OCT系統獲取二維影像序列并進行預處理；

S2、將獲取的二維影像進行分組，每組影像進行魯棒主成分分析，得到影像背景與高響應微血管區域；

S3、將影像背景與高響應微血管區域，結合各組影像間的位置關系和每組影像中的微血管邊界分布，進行微血管的分割和三維重建。

進一步地，所述步驟S1中，對二維影像的預處理包括對數變換、灰度拉伸以及減弱椒鹽噪聲的圖像平滑。

進一步地，預處理的對數變換包括：

通過對比變化基本公式進行計算變換后的歸一化灰度值s，計算表達式為：

s＝c·log_v+1(1+v·r)

其中，c為常數；v為變換因子，用于指定對數變換強度；r為二維影像的原始灰度值，r∈[0,1]；

通過變化后的歸一化灰度值s計算得到處理后的最終灰度值g，計算表達式為：

進一步地，預處理中灰度拉伸的計算表達式為：