[发明专利]一种基于交互指导的血管图像分割方法

说明书

本发明涉及血管图像分割技术领域，尤其涉及一种基于交互指导的血管图像分割方法。其步骤包括：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；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；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。本发明通过少量的人机交互实现对血管的高效分割，与全自动分割相比，能够避免过分割和欠分割问题，同时能够控制血管的分割程度，具有较高的实用性，大大提高了血管分割的效率，能够为医生的工作带来极大的便利。

技术领域

本发明涉及血管图像分割技术领域，尤其涉及一种基于交互指导的血管图像分割方法。

背景技术

由于传统的医学影像工作大都是基于人工的处理方法，在准确率上很大程度依赖于医学人员的专业知识。在影像辅助诊断过程中，多数血管轮廓由医生手工标注，耗时较长，效率低下，且不同影像科医生对影像图片检查结果的评判水平不同，易出现主观判断，给患者造成不利影响。

为提高医疗效率，数字化医疗技术的发展应运而生。现大多辅助临床的图像分割技术有两种：全自动血管分割和交互式分割。对于一些需要非常精确的边缘提取的操作，自动分割的结果往往不能令人满意。血管是人体内的重要结构，血管疾病通常发生于具有复杂几何形状的血管中，因此血管几何形态特征与疾病发生发展之间的联系密切。从血管造影图像中精准的分割出血管结构对于血管疾病的诊断和量化分析具有重要的作用。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，提出一种基于交互指导的血管图像分割方法。本发明通过少量的人机交互实现对血管的高效分割，与全自动分割相比，能够避免过分割和欠分割问题，同时能够控制血管的分割程度，具有较高的实用性，大大提高了血管分割的效率，能够为医生的工作带来极大的便利。

本发明提出一种基于交互指导的血管图像分割方法，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；

局部区域指在整张血管造影图像中包含血管中目标区域部分；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。

优选的，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。