[发明专利]一种基于灰度变化的径向线视盘萎缩弧分割方法

说明书

本发明公开了一种基于灰度变化的径向线视盘萎缩弧分割方法，属于图像分割技术领域。该方法能够自动分割眼底图中的视盘萎缩弧，之后简称PPA；并且其分割结果为PPA和面积为主的指标计算提供了便利，该算法可以有效提高医生诊断的效率和准确率。具体步骤如下：首先通过灰度预处理将彩色眼底图像转化为灰度图；其次，采用径向线对视盘及其外侧区域的像素进行采样，选取灰度变化最大的两个点作为PPA和视盘的候选边界点；然后剔除受血管或噪声影响产生的异常点；最后对候选边界点进行椭圆拟合，拟合出的两个椭圆构成的最大闭合月牙形区域即为PPA的分割结果。

技术领域

本发明涉及一种基于灰度变化的径向线视盘萎缩弧分割方法，属于图像分割技术领域。

背景技术

视盘萎缩弧(以下简称PPA)的产生与近视和青光眼相关。已有研究表明，PPA的大小与病理性近视的程度成正相关，即病理性近视越严重，PPA面积越大。但并非仅有病理性近视患者的眼底中存在PPA，轻度和中度近视患者的眼底也存在PPA；另一方面，儿童近视的发病率逐年升高，如何准确地预测和防控儿童近视成为当下亟待解决的问题。所以PPA在预防近视，诊断相应眼科疾病等方面具有越来越重要的意义。

目前，PPA尺寸等指标的检测大多由专业的眼科医生通过肉眼观察实现，这一过程耗时耗力，且无法定量描述PPA面积的变化过程。所以可以完成PPA的自动分割并计算其面积的数字图像处理算法具有极大的应用前景。目前已有的算法通过主动轮廓模型实现PPA的分割，但是这种方法具有较高的灵敏度，不能精确获取PPA的边缘。

发明内容

本发明的目的在于克服现有PPA分割方法灵敏度不高以及不能精确获取PPA边缘的技术缺陷，提供一种基于灰度变化的径向线视盘萎缩弧分割方法，能够精确地实现PPA的分割，并计算得到PPA的面积。

一种基于灰度变化的径向线视盘萎缩弧分割方法，包括如下步骤：

步骤一：灰度图像的预处理，具体为：处理灰度图像，所以应将给定的彩色眼底图像转变为灰度图；为了减少眼底图中血管对PPA分割的影响，采用血管表现较不明显的红色通道作为灰度图像进行处理；

步骤二：采用等角度间隔径向线提取边界候选点：首先在视盘中心构建等角度径向线，使得所有的等角度径向线相交于视盘中心，并且都穿过视盘的边界；此时会有一部分等角度径向线穿过PPA区域；沿着每条等角度径向线对图像进行采样，可得到该等角度径向线对应的灰度曲线，即可得到灰度变化曲线；因为PPA与视盘和视网膜背景之间的灰度差异，通过求解灰度变化曲线中最大的两个点即可确定PPA边界候选点和视盘边界候选点；

步骤二、具体包括如下步骤：

步骤2.1：构建等角度径向线；具体为：以视盘中心为交点，构造N条长度为P的等角度径向线，每条等角度径向线的方向以θ₀＝2π/N为间隔均匀分布；

步骤2.2：沿着每条等角度径向线在图像上计算采样点；对于每条等角度径向线，以p₀为步长在图像中提取若干采样点，采样点坐标(x,y)的计算公式如下(1)：

其中，p_i＝p_i-1+p₀，i＝1,2,…,P/p₀表示采样点(x,y)距视盘中心的距离，其中，P表示等角度径向线的长度；θ＝n×θ₀表示当前等角度径向线n的倾角；x₀，y₀分别表示视盘中心的横坐标和纵坐标；sinθ和cosθ分别表示倾角θ的正弦值和余弦值；

步骤2.3：对采样点进行插值采样；采用双线性插值计算采样点(x,y)对应的采样灰度，记为其计算公式如(2)：