[发明专利]一种血管内超声图像序列的三维分割方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种血管内超声图像序列的三维分割方法，该方法可实现对IVUS图像序列的并行分割，属医学成像技术领域。

背景技术

血管内超声(Intravascular Ultrasound，IVUS)成像技术能够反映血管内腔的变化以及含斑块在内的管腔横断面结构、血管壁厚度、形态以及斑块成分等。血管壁在IVUS图像上呈现回声不同的三层环形结构，且图像序列中的前后帧之间非常相似，具有很强的相关性。

对IVUS图像进行分割，提取出血管内腔边界和中-外膜边界(包括可能存在的斑块边缘)，是定量分析和血管三维重建的重要步骤，分割质量直接决定定量测量和三维重建的精度。目前临床常采用手动分割，由富有经验的医生用鼠标在屏幕上逐帧勾画。由于IVUS图像序列常包括上千帧，因而该方法不但耗时，而且可重复性差，分割结果在很大程度上取决于操作者的经验和主观因素。现有的采用数字图像处理技术的自动分割方法都是在二维空间中进行串行处理，即对IVUS序列中的各帧图像进行逐帧分割，因而处理效率较低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足、提供一种IVUS图像序列的三维分割方法，以提高图像序列的分割处理效率。

本发明所称问题是以下述技术方案实现的：

一种血管内超声图像序列的三维分割方法，它首先对原始IVUS图像进行滤除噪声和抑制环晕伪像的预处理，然后获取IVUS图像序列的四个纵向视图，并从中提取出血管内腔边界和中-外膜边界，再通过将这些边界曲线映射到各帧IVUS图像中，得到横向视图中血管壁的初始边界，最后通过使能量函数最小，初始边界不断变形，最终得到各帧IVUS图像中的血管内腔和中-外膜边界。

上述血管内超声图像序列的三维分割方法，具体采用以下步骤：

a、对原始IVUS图像进行预处理，包括滤波去噪和去除环晕伪像：

首先采用中值滤波和高斯平滑两种通用预处理方法，减少IVUS图像中的椒盐噪声和随机噪声，然后对各帧IVUS图像进行极坐标变换，得到其极坐标视图，再按照下式去除极坐标视图中的环晕伪像：

I′(r,θ)=Icatheter,r≤ϵ×ImageWidth/2I(r,θ),else]]>

其中，I(r，θ)和I′(r，θ)分别为原极坐标视图和去除环晕伪像后的极坐标视图中像素点(r，θ)处的灰度值；r为像素点的极径；θ为像素点的极角；I_catheter是原IVUS图像中导管区域的像素灰度值；ImageWidth为以像素为单位的图像宽度；ε为权重参数；最后经过极坐标逆变换，即可得到直角坐标系下去除环晕伪像后的IVUS图像；

b、分别取IVUS图像序列的沿血管长轴方向的四个纵向视图，即垂直切面A、水平切面B、左对角线切面C和右对角线切面D；

c、从IVUS纵向视图中提取出血管内腔边界和中-外膜边界：

从纵向视图的中轴线开始，分别向左和向右逐行遍历四个IVUS纵向视图中的各像素，用I(i，j)表示坐标为(i，j)的像素的灰度值，I(i，j+1)表示坐标为(i，j+1)的像素的灰度值，若I(i，j+1)-I(i，j)≥η，η为阈值，则(i，j)为目标边界点，否则不是；将每行左右两部分的像素中，第一个符合上述条件的像素记为内腔边界点，第二个记为中-外膜边界点；其中，η为阈值；