[发明专利]一种从单臂X射线造影图中提取呼吸运动参数的方法

权利要求书

1.一种基于频域滤波的人体呼吸运动参数提取方法，包括如下步骤：

(1)获取冠脉血管的单臂X射线造影图图像序列，并确定心脏运动周期N1；

(2)选取冠脉血管结构特征点；

(3)提取呼吸运动曲线，具体方式为：

(3.1)在造影图图像序列中对所述冠脉血管结构特征点进行自动跟踪，获取特征点跟踪序列s(n)，n为特征点跟踪序列长度；

(3.2)在特征点跟踪序列s(n)中选取一段作为目标序列 ns＝n-n％N1，其中，％为取余符号；

(3.3)对目标序列 进行离散傅立叶变换，得到目标频域响应S(k)，k＝0，...，ns-1；

(3.4)令呼吸运动的频域响应

对R(k)进行离散傅立叶逆变换，便得到呼吸运动曲线r(ns)，即能够提取出呼吸运动参数。

2.一种对权利要求1中所述的方法所得到的呼吸运动曲线进行三维重建来获取三维呼吸运动的方法，具体步骤包括：

(I)确定两个不同造影角度下的造影图图像序列，记为左造影图图像序列和右造影图图像序列，再分别在左右造影图图像序列中确定相对应的任一参考点，分别记为p_l(x，y，t)和p_r(x，y，t)，其中(x，y)为该参考点在图像序列中的坐标，t为时间，即造影图图像序列的帧序号，t为0到70之间的整数，分别选取t中的时刻t_l、t_r下的坐标(x_l，y_l)、(x_r，y_r)作为参考点p_l(x，y，t)和p_r(x，y，t)的初始化值，即p_l(x_l，y_l，t_l)和p_r(x_r，y_r，t_r)，其中t_l、t_r在左右造影图序列中对应于心动周期的同一时刻；

(II)按照权利要求1所述的呼吸运动参数提取方法提取出左右造影图图像 序列的呼吸运动曲线，分别记为curve_l(x，y，t)和curve_r(x，y，t)，然后分别在两条曲线上对应着选择呼吸运动周期中的吸气末期或呼气末期的极值点作为呼吸参考点，即在两条曲线上均选择吸气末期极值点或均选择呼气末期极值点，记为curve_l(x_cl，y_cl，t_cl)和curve_r(x_cr，y_cr，t_cr)，其中t_cl、t_cr分别为左右造影图图像序列中对应的吸气末期时刻或者呼气末期时刻，(x_cl，y_cl)、(x_cr，y_cr)分别为曲线curve_l(x，y，t)和curve_r(x，y，t)上对应时刻t_cl、t_cr的坐标；

(III)对左右造影图图像序列中的初始化后的点对p_l(x_l，y_l，t_l)和p_r(x_r，y_r，t_r)进行呼吸运动补偿，即将t_l、t_r时刻下的呼吸运动分别补偿到对应的呼吸参考时刻t_cl、t_cr下，：

式中，curve_l(x_tl，y_tl，t_l)、curve_r(x_tr，y_tr，t_r)分别表示t_l、t_r时刻曲线curve_l(x，y，t)和curve_r(x，y，t)上的点，p′_l(x′_l，y′_l，t_l)和p′_r(x′_r，y′_r，t_r)为补偿后参考点，接着对两补偿后的参考点进行三维重建，获得三维点P(x_clr，y_clr，z_clr，t_clr)，其中t_clr表示与t_cl或t_cr对应一致的吸气末期或呼气末期；

(IV)将步骤(III)中获得的p′_l(x′_l，y′_l，t_l)和p′_r(x′_r，y′_r，t_r)在没有心脏运动的影响下进一步补偿到呼吸运动周期的其他时刻：

同理，对呼吸运动周期的其他时刻的点对p′_l(x′_l+i，y′_l+i，t_l+i)和p′_r(x′_r+i，y′_r+i，t_r+i)进行三维重建，获得三维点P(x_clr+i，y_clr+i，z_clr+i，t_clr+i)，其中i表示在时刻t_l和t_r之前或之后的帧数，当为在前的帧数时，i取负整数，为在后的帧数时，i取正整数；

(V)综合步骤(III)和步骤(IV)求取的结果，即可获得三维呼吸运动。