[发明专利]一种眼底图像血管分割方法

权利要求书

1.一种眼底图像血管分割方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤①：选取N幅眼底图像及每幅眼底图像的真实血管分割图像构成训练图像集，记为{I_i,org,M_i,org|1≤i≤N}；其中，N≥1，1≤i≤N，I_i,org表示{I_i,org,M_i,org|1≤i≤N}中的第i幅眼底图像，M_i,org表示{I_i,org,M_i,org|1≤i≤N}中的第i幅眼底图像的真实血管分割图像，I_i,org和M_i,org的宽度均为W且高度均为H；

步骤②：对{I_i,org,M_i,org|1≤i≤N}中的每幅眼底图像及每幅真实血管分割图像进行非重叠的子块划分处理；然后采用K-SVD方法对N幅眼底图像中的所有子块构成的集合和N幅真实血管分割图像中的所有子块构成的集合进行联合字典训练操作，构造得到{I_i,org,M_i,org|1≤i≤N}的表示字典和分割字典，对应记为D_R和D_S；其中，D_R和D_S的维数均为64×K，K表示设定的字典原子的个数；

步骤③：将一幅待血管分割的眼底图像记为{I(x,y)}；其中，(x,y)表示{I(x,y)}中的像素点的坐标位置，1≤x≤W'，1≤y≤H'，W'表示{I(x,y)}的宽度，H'表示{I(x,y)}的高度，I(x,y)表示{I(x,y)}中坐标位置为(x,y)的像素点的像素值；

步骤④：将{I(x,y)}划分成个互不重叠的尺寸大小为8×8的子块；然后将{I(x,y)}中的所有子块构成的集合记为{x_t',test|1≤t'≤M'}；其中，符号为向下取整运算符号，1≤t'≤M'，x_t',test表示由{I(x,y)}中的第t'个子块中的所有像素点的像素值组成的列向量，x_t',test用于描述{I(x,y)}中的第t'个子块，x_t',test的维数为64×1；

步骤⑤：根据构造得到的D_R，优化重构{x_t',test|1≤t'≤M'}中的每个子块的稀疏系数矩阵，将{x_t',test|1≤t'≤M'}中的第t'个子块的稀疏系数矩阵记为a_t',test，a_t',test通过求解min(||a_t',test||₀)得到，min(||a_t',test||₀)满足条件其中，a_t',test的维数为K×1，min()为取最小值函数，符号“|| ||₀”为求取矩阵的0-范数符号，符号“|| ||₂”为求取矩阵的2-范数符号，T₀为误差系数；

步骤⑥：根据构造得到的D_S，估计{I(x,y)}的初步血管分割图像，记为{Q(x,y)}，将{Q(x,y)}中由与{I(x,y)}中的第t'个子块对应的尺寸大小为8×8的区域中的所有像素点的像素值组成的列向量记为y_t',test，y_t',test＝D_Sa_t',test；然后计算{Q(x,y)}的二值掩膜图像，记为{Q₁(x,y)}；其中，Q(x,y)表示{Q(x,y)}中坐标位置为(x,y)的像素点的像素值，y_t',test的维数为64×1，Q₁(x,y)表示{Q₁(x,y)}中坐标位置为(x,y)的像素点的像素值；

步骤⑦：采用形态学操作对{I(x,y)}进行增强处理，得到{I(x,y)}的增强图像，记为{Q₂(x,y)}；其中，Q₂(x,y)表示{Q₂(x,y)}中坐标位置为(x,y)的像素点的像素值；

所述的步骤⑦的具体过程为：

步骤⑦_1：采用形态学操作对{I(x,y)}进行增强处理，得到{I(x,y)}中的每个像素点在不同尺度和不同方向的增强值，将{I(x,y)}中坐标位置为(x,y)的像素点在尺度为σ和方向为θ的增强值记为I_θ,σ(x,y)，I_θ,σ(x,y)＝B_θ,σ(x,y)-T_θ,σ(x,y)，其中，符号表示形态学膨胀运算符号，符号表示形态学腐蚀运算符号，S_θ,σ表示方向为θ且尺度为σ的线形结构元素，

步骤⑦_2：对{I(x,y)}中的每个像素点在不同尺度和不同方向的增强值进行结合，得到{I(x,y)}中的每个像素点的增强值，将{I(x,y)}中坐标位置为(x,y)的像素点的增强值记为Q'₂(x,y)，然后获取{I(x,y)}的增强图像{Q₂(x,y)}，将{Q₂(x,y)}中坐标位置为(x,y)的像素点的像素值记为Q₂(x,y)，Q₂(x,y)＝Q'₂(x,y)；其中，符号“∪”表示并操作符号；

步骤⑧：根据{Q₁(x,y)}和{Q₂(x,y)}，计算{I(x,y)}的最终血管分割图像，记为将中坐标位置为(x,y)的像素点的像素值记为其中，符号“∪”表示并操作符号。