[发明专利]基于对称性匹配滤波器组和区域生长的三维血管分割方法

摘要

本发明公开了一种基于对称性匹配滤波器组和区域生长的三维血管分割方法，首先设计一个满足三维血管的形状特征和灰度分布特点的管状结构的基本匹配滤波器模板，并用两个正交平面将基本匹配滤波器等分为四个象限；然后设计方向和尺度均可变化的匹配滤波器组，与待增强的医学图像进行空间卷积，确定以得到最大卷积响应值为融合规则，实现多尺度多方向的对称性匹配滤波器组的血管增强，得到增强图像，最后对增强图像使用区域生长提取三维血管。本发明公开的方法能够有效的对血管可视化效果进行增强，尤其是细小的分支末梢血管和靠近病变肿瘤的供血动脉有较好的增强作用，同时对于边缘皮质等杂质的抑制明显，使得血管和背景的对比度显著提升，为最终血管的提取打下坚实基础。

主权项

1.一种基于对称性匹配滤波器组和区域生长的三维血管分割方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1：设计由三维高斯函数和复正弦函数实部乘积组成的符合血管管状结构的基本匹配滤波器模板；/n步骤2：构建正交平面将基本匹配滤波器模板等分成四个象限的匹配滤波器模板之和；/n步骤3：构造多尺度、多方向的对称性的匹配滤波器组，与待增强的图像进行空间卷积，对于尺度大于设定阈值的匹配滤波器，使用基本匹配滤波器减去四象限卷积两两做减法的绝对值，对于尺度不大于设定阈值的匹配滤波器，使用基本匹配滤波器减去对称象限的卷积响应的绝对值，同一尺度下的多个方向取最大值作为增强图像的卷积响应值，最后融合对称性匹配滤波器组的增强卷积响应，各个体素点选取与其尺度最相符的滤波器的空间卷积结果作为其增强结果值，得到增强图像；包括：/n步骤3.1：选定m_j尺度，0<j<＝n，的l个方向的滤波器与CTA/MRA图像做空间卷积，根据图像实际血管尺度设定尺度阈值k，当m_j<＝k时，得到原图与对称性匹配滤波器的卷积响应值3DVSMFR_j为：/n /n当m_j>k时，得到原图与对称性匹配滤波器的卷积响应值3DVSMFR_j为：/n /n其中3DMFR_j表示基本匹配滤波器与原图的卷积响应，3DMFR_j^a、3DMFR_j^b、3DMFR_j^c、3DMFR_j^d分别表示四个象限的基本匹配滤波器与原图的卷积响应值，各个体素点选取与其方向最相符的滤波器的空间卷积结果作为该尺度下的最终响应值，最终形成m_j尺度下的响应图像；/n步骤3.2：对m_j尺度下的响应图像，采取对于边缘高亮区域和响应异常点赋0值处理进行异常点的去除；/n步骤3.3：对所有n个尺度的最终响应值进行归一化处理，各个体素点选取与其尺度最相符即卷积响应输出值最大的滤波器的空间卷积结果作为其增强结果值；/n步骤4：利用固定阈值三维区域生长算法提取增强图像的血管，获取最终的分割结果。/n