[发明专利]血管图像增强方法

说明书

技术领域

本发明涉及医疗应用及图像增强领域，特别是涉及到一种血管图像增强方法。

背景技术

血管纹路提取增强的目的在于对质量较差、图像分辨率较低或对比度微弱的血管分布图像中的血管纹路进行快速有效的提取，使得观察者能够从低质量原始图像中实时获得血管纹路的相关信息，包括纹路走向、纹路形状及其准确位置等。目前血管纹路增强方法主要应用于直接辅助医疗诊断或者身份识别的预处理。前者应用于诸如在静脉穿刺活动中，当对象是儿童、妇女、肥胖人群或皮肤较深的病人，因为血管较细或者皮层较厚，导致血管不易看清，血管增强算法可以迅速获取相应的静脉纹路，使之清晰化，使得医护人员能够快速准确地在病人身上找到待穿刺血管位置。后者可在诸如利用人体手臂静脉血管或者人眼视网膜血管进行的身份识别应用中，起到对原始图像血管纹路清晰化提取的预处理作用，经过预处理后的图像由于响应血管位置准确、纹路清晰，可以保证后续的模式识别及其分类算法的识别准确度。

根据对图像目标特征增强的程度，可将目前对静脉纹路进行增强的算法分为：针对图像对比度提升的增强算法、针对图像纹路特征的增强算法两大类。

针对图像对比度提升的增强算法，主要依靠诸如基本灰度变换、直方图处理以及基于光反射模型诸如Retinex算法等技术，对图像主体的对比度进行提升，将感兴趣区域与背景区别开。在静脉纹路增强的应用中，这一类算法主要适合于静脉纹路图像已较为清晰的图像。即只需要对相应图像的对比度进行提升就能明显获得相应的静脉纹路信息，方法的优点在于能更多地保留住图像的细节信息，缺点则是无法对微弱纹路部位做到很好的增强。

针对图像纹路特征增强算法，主要参考图像中相应纹路特征的结构描述，诸如纹路分布特性、纹路方向信息等，然后针对性的对相应纹路结构进行增强。

利用图像纹路方向特性的方法，因为充分使用了图像纹路的线型特征信息，可以较好地保持血管局部细节与线型特征。主流的做法为先对图像纹路特征的方向进行提取，然后针对获得的方向进行相应的滤波增强或者图像分割，最终提取出感兴趣的静脉纹路信息。但这些方法往往复杂度较高，尤其在对血管纹路方向提取的过程中，需要使用一定大小的邻域像素进行计算，邻域范围越大，提取准确度越高，但相应的算法时间复杂度呈O(n²)增长。为此我们发明了一种新的血管图像增强方法，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种既可以对较差质量、弱对比度血管分布视频图像进行准确清晰的血管纹路提取，又能够做到实时处理的血管图像增强方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：血管图像增强方法，所述血管图像增强方法包括：步骤1，采集血管图像；步骤2，确定Harr型线滤波器尺度σ；步骤3，采用多个方向的Harr型线滤波器对血管图像进行滤波；以及步骤4，将各方向Harr型线滤波器的滤波结果融合成一幅图像。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

所述血管图像增强方法中采用的Harr型线滤波器为中间区域与二侧区域符号相反，二侧区域呈轴对称，所有权值之和为0的滤波模板。

在步骤3中，采用的多个方向的Harr型线滤波器的方向至少包括水平、垂直、45度、135度四个方向。

步骤2包括：

在指定的尺度范围[a,b]内，选择I个尺度σ_i,i＝0,…,I，其中，a和b是指定的尺度范围；

选取若干方向的Harr型线滤波器对图像进行滤波；

对每个尺度，分别统计所获得的各像素点的各方向滤波中最大值的分布；

计算各分布中最大M个像素的平均，并用所选尺度进行归一化，其中，M为预先设定值；

选该平均值最大对应的尺度σ_i为合适的尺度。

在步骤2中，确定一组Harr型线滤波器尺度，包括适用于不同宽度血管的多个尺度，并用这组尺度对应的各Harr型线滤波器同时对图像逐点滤波，取同方向不同尺度Harr型线滤波器的最大响应值作为该方向Harr型线滤波器的输出。

在步骤4中，逐像素采用如下方法之一进行各方向Haar线滤波器的输出结果的融合：

取各Harr型线滤波器输出结果的最大值；

取各Harr型线滤波器输出结果中大于阈值TH的结果取平均、求和或二值化后“或”；

先取得每对相互正交的Harr型线滤波器的滤波结果的最大值，再取各所得最大值中的最小值。