[发明专利]一种基于图割和断裂补全的血管提取方法

权利要求书

1.一种基于图割和断裂补全的血管提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、対图像进行血管增强；

S2、基于图割法进行血管分割；

S3、对血管中心线进行提取；

S4、基于斜率一致性分析对血管进行补全。

2.根据权利要求1所述的基于图割和断裂补全的血管提取方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

对获取的图像使用基于Hessian矩阵特征值的多尺度血管增强方法进行血管增强，增强图像中的管状结构和背景的对比度。

3.根据权利要求1所述的基于图割和断裂补全的血管提取方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

将图像中的所有体素点与一个源节点S和一个汇节点T结合起来，形成一个图模型G＝(V，E)，其中V和E分别表示顶点和边的集合；

其中，顶点包括两种：一种是所有体素点对应的法向顶点；另一种是终端顶点；边包括两种：一种是普通相邻体素点之间的连接，为n-link；另一种是体素点和终端顶点之间的连接，为t-link；每条边对应一个非负权重W，一个割是指图中边集合E的一个子集C，C中的所有边断裂都能够分离剩余的S图和T图，割的代价是C中所有W的和；

设计代价函数，找到使代价函数最小的割，在体素点实现血管和背景分割。

4.根据权利要求1所述的基于图割和断裂补全的血管提取方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

使用迭代细化算法进行血管中心线提取，包括：

连续遍历包含血管的前景体素点并找到要删除的简单点，直到所有点都不是简单点；

其中，将前景体素定义为26连通，背景体素定义为6连通，欧几里德距离等于1的体素点称为6邻域邻接点，欧几里德距离等于的体素点称为12邻域邻接点，欧几里德距离等于的体素点称为26邻域邻接点；

同时满足以下条件的点被定义为简单点：点的26邻域邻接点至少有一个前景点、点的邻域邻接点中至少有一个背景点、点的26邻域邻接点的前景点必须形成一个连通域、点的26邻域邻接点的背景点必须形成一个连通域。

5.根据权利要求1所述的基于图割和断裂补全的血管提取方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：

对提取的血管中心线中的点进行编号处理，并根据其相邻位置关系构建血管中心线树；

根据血管中心线树获取所有的端点，计算端点方向，根据每个端点方向选取拟合数组，拟合出三维曲线的曲线方程和端点切线；

判断切线方向；

进行血管中心线端点优化连接；

根据血管分割结果得到每个端点的血管半径以及待补全的血管半径，再结合血管中心线补全血管。

6.根据权利要求5所述的基于图割和断裂补全的血管提取方法，其特征在于，所述根据每个端点方向选取拟合数组，拟合出三维曲线的曲线方程和端点切线具体包括：

假设拟合数组中用于拟合的点的数目为n，则使用n-1阶多项式进行拟合，为了防止过拟合，对于n＝4和n＝5都用3次多项式进行拟合；

统计每个拟合数组中左右点的XYZ三个方向上的变化率，选择变化率最大的方向作为拟合自变量，其他两个方向作为拟合因变量；

如果选择X方向为拟合自变量，则曲线方程为：

f_y＝f₁(x)；f_z＝f₂(x)

端点切线为：