[發明專利]一種基于引導濾波的視網膜血管分割方法及裝置

有效

• 申請號: 202110959494.6
• 申請日: 2021-08-20
• 公開（公告）號: CN113658207B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 何正偉;許言兵;徐苗
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: G06T7/136
• 分類號: G06T7/136;G06T7/62;G06T7/11;G06V10/762;G06V10/44;G06V10/764
• 代理公司: 廣州駿思知識產權代理有限公司 44425
• 代理人: 張金龍

1.一種基于引導濾波的視網膜血管分割方法，其特征在于，包括以下步驟：

對彩色眼底圖像進行預處理增強對比度；

對預處理后的所述彩色眼底圖像進行相位一致性特征提取，得到相位一致性的特征響應圖；

對預處理后的所述彩色眼底圖像進行多尺度線算子特征提取，得到多尺度線算子的特征響應圖；

以所述多尺度線算子的響應圖作為引導圖像，對所述相位一致性特征響應圖進行引導濾波，得到濾波輸出的特征響應圖；

對所述濾波輸出的特征響應圖使用FCM聚類算法構建隸屬度矩陣來進行聚類，得到兩個聚類中心，根據像素樣本點屬于兩個聚類中心的隸屬度大小進行分類，得到視網膜血管分割圖；

使用基于區域連通性的面積閾值法，對所述視網膜血管分割圖進行去噪處理，濾除面積小于第一閾值個像素的噪聲，得到最終視網膜血管分割結果圖；

其中，對預處理后的所述彩色眼底圖像進行相位一致性特征提取，得到相位一致性的特征響應圖，包括：

利用如下公式，根據預處理后圖像中的每個像素點，得到相位一致性的特征響應圖p對應的每個像素點p(x,y)：

其中，(x,y)為像素點在預處理后圖像中的位置，k和θ分別為濾波器的尺度和方向；W_θ為分布頻率的權重因子，T_θ為噪聲閾值，用來估計圖像的噪聲；A_k,θΔφ_k,θ(x,y)為局部能量，A_k,θ和Δφ_k,θ(x,y)為此處的幅值和相位差的余弦值；ε_p為常數，用于防止分母為零；

根據每個像素點，得到相位一致性的特征響應圖p；

對預處理后的所述彩色眼底圖像進行多尺度線算子特征提取，得到多尺度線算子的特征響應圖，包括：

使用多尺度線結構檢測器，在預處理后的圖像中使用一個15×15pixel的檢測窗口N滑動，使用不同尺度以及不同方向的線檢測器的來匹配呈線狀結構的視網膜血管，計算預處理后的圖像中任一像素點I對應的窗口平均灰度值和以I為中心點匹配的最優尺度以及最優走向的線檢測器覆蓋的像素點的平均灰度值

利用以下公式計算多尺度線算子的響應圖R：

其中，R為多尺度線算子的響應圖，為以I為中心點匹配的最優尺度以及最優走向的線檢測器覆蓋的像素點的平均灰度值，為預處理后的圖像中任一像素點I對應的窗口平均灰度值。

2.根據權利要求1所述的一種基于引導濾波的視網膜血管分割方法，其特征在于：

ε_p為0.0001。

3.根據權利要求1所述的一種基于引導濾波的視網膜血管分割方法，其特征在于，以所述多尺度線算子的響應圖作為引導圖像，對所述相位一致性特征響應圖進行引導濾波，得到濾波輸出的特征響應圖，包括：

利用以下公式引導濾波：

其中，q_i為輸出圖像，是在以像素k為中心的窗口w_k中引導圖像R的局部線性變換得到；w_k為大小為(2γ+1))x(2γ+1)的正方形窗口，γ為引導濾波窗口半徑；

a_k和b_k值為線性系數，通過線性回歸最小化輸出圖像q和輸入圖像p的平方差求得；n為窗口w_k內像素點的個數，u_k和分別為R在w_k窗口內像素的均值和方差，為p在w_k窗口內的均值，ε為正則化參數。

4.根據權利要求1所述的一種基于引導濾波的視網膜血管分割方法，其特征在于，根據像素樣本點屬于兩個聚類中心的隸屬度大小進行分類，包括：

按照特征值大的聚類中心對應血管類，特征值小的聚類中心對應背景類的分類規則，將眼底圖像像素點分為背景點和血管點。