[发明专利]一种基于图割和断裂补全的血管提取方法

说明书

本发明公开了一种基于图割和断裂补全的血管提取方法，包括：対图像进行血管增强；基于图割法进行血管分割；对血管中心线进行提取；基于斜率一致性分析对血管进行补全。本发明提出的方法是一种全自动的血管提取方法，无需人为的交互与参数设置，能够有效弥补现有分割方法容易导致血管结构断裂的不足，提取出较为完整的血管结构，提高血管分割的准确性，有利于更进一步的血管结构和功能分析。

技术领域

本发明涉及计算机视觉技术领域，特别涉及一种基于图割和断裂补全的血管提取方法。

背景技术

血管是人体内的重要结构，从医学影像中分割出血管的精准结构对于血管疾病的诊断以及量化分析具有重要的作用。分割的血管影像在外科手术中可以帮助医生最大程度控制手术出血，最终使手术患者获得最佳康复效果。因此，如何准确提取血管对手术规划具有十分重要的意义。

目前，常用的血管成像技术，在对血管较为细小、狭窄或者病变区域成像信息较弱，传统血管分割方法在提取血管结构时容易造成血管结构的断裂，对后续的结构分析造成困扰。所以，迫切需要一种血管分割新技术，提高血管分割的准确性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于图割和断裂补全的血管提取方法，弥补现有技术的不足，提高血管分割的准确性。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供如下方案：

一种基于图割和断裂补全的血管提取方法，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。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，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；