[发明专利]一种基于交互指导的血管图像分割方法

权利要求书

1.一种基于交互指导的血管图像分割方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：根据血管造影图像中的血管网络结构特征对血管进行分类；

血管网络结构指血管网络整体呈树状结构而局部呈管状结构，通过结合网络结构特征对血管进行由粗到细分类；

步骤二：定义形状描述算子，建立血管分类与形状描述算子之间的映射关系，通过少量人机交互以确定血管图像折线轮廓；

形状描述算子是指局部区域内血管的结构特征，可由描述算子表示的血管折线轮廓；

建立形状描述算子与血管分类信息之间的映射关系是通过不同的血管分类信息，获取与形状描述算子结构特征相似的血管并进行一一对应；

人机交互确定血管轮廓折线是通过形状描述算子与血管的对应关系，在血管图像中使用相应的形状描述算子辅助人机交互在血管图像中作血管轮廓折线；

步骤三：基于折线轮廓生成多段局部区域，利用水平集算法，对血管进行分割与优化；

轮廓线确定的局部区域是指通过人机交互所画轮廓折线，以折线中每一组线段的起点和终点为一组点，定义一个包含血管关键信息的外接矩形，其长度与两端点之间长度相等，多段线段都按照上述操作形成外接矩形；

在血管局部区域使用水平集分割算法对目标血管进行分割，每次对单段折线轮廓所形成的外接矩形区域使用分割算法，以每段折线的端点作为算法初始化种子点，最后将所有轮廓合并，得到目标折线轮廓区域的血管轮廓。

2.根据权利要求1中所述一种基于交互指导的血管图像分割方法，其特征在于，步骤一中，血管树状结构具有2.5D的特点，因此血管树状结构被描述成一个相互连接的2.5D几何结构；对于简单的没有分叉结构的血管用一个圆柱体表示，但是对于复杂的血管树，在实践中根据分解的策略不同，分解结果也不同，因此将造影图像中的血管分为树状结构和管状结构。

3.根据权利要求1所述的一种基于交互指导的血管图像分割方法，其特征在于，步骤一中，血管粗分类包括直到型与多分叉型；直到型是指不含分叉点的单通血管，分为I型、∠型；多分叉型指带有分叉点的多通血管，为Y型。

4.根据权利要求1所述的一种基于交互指导的血管图像分割方法，其特征在于，步骤一中，对血管的细分类是通过粗分类的结果进行的再分类，具体如下：

多分叉型分类：Y_m型、Y₂型、Y₁型；将血管图像中分叉点处血管分支大于2且局部区域内没有其他分叉节点的血管定义为Y_m型；将局部区域内有多个不连续的二分叉节点且分叉点距离较大的定义为Y₂型；而局部区域内仅有一个分叉点的定义为Y₁型；

直到型分类：I型、∠型；对I型分类，图像中血管衡量因数小于0.1且弯曲处曲率较大的定义为I₁型；血管衡量因数大于等于0.1且弯曲处曲率较小的定义为I₂型；∠型可依据血管的拓扑结构特征分为S型、L型、Z型。

5.根据权利要求1中所述一种基于交互指导的血管图像分割方法，其特征在于，步骤二中，形状描述算子分为三类：|型、型、型。

6.根据权利要求1中所述一种基于交互指导的血管图像分割方法，其特征在于，步骤二中，轮廓折线并不要求必须同形状描述算子完全吻合，在血管待分割区域以折线段和线段组合的形式画血管轮廓线并保持其形状结构与形状描述算子相似即可。

7.根据权利要求1所述的一种基于交互指导的血管图像分割方法，其特征在于，步骤三中，分割算法存在分割轮廓不连续的问题，因此采用如下方案对分割算法进行优化：对于多段折线段轮廓，根据线段形状及其端点坐标，将外接矩形以线段端点与矩形边界的交点进行旋转，直到矩形宽与相邻线段间夹角的角平分线平行；在旋转的过程中保持原线段包含在外接矩形内，若不在则逐次增加矩形长与宽；单一线段无需处理；优化后使用水平集分割算法得到新的血管轮廓。