一种血管内超声图像序列的三维分割方法

摘要

一种血管内超声图像序列的三维分割方法，用于提高图像序列的分割处理效率。其技术方案是：它首先对原始图像进行滤除噪声和抑制环晕伪像的预处理，然后获取IVUS图像序列的四个纵向视图，并从中提取出血管内腔边界和中-外膜边界，再通过将这些边界曲线映射到各帧IVUS图像中，得到横向视图中的初始边界，最后通过使能量函数最小，初始边界不断变形，最终得到各帧IVUS图像中的血管内腔和中-外膜边界。与传统方法相比，本发明具有以下优点：第一，可以利用整个图像序列的信息；第二，可同时完成对各帧图像的分割，实现对整个图像序列的并行处理，从而大大提高了处理效率，缩短了处理时间。

主权项

1.一种血管内超声图像序列的三维分割方法，其特征是，首先对IVUS原始图像进行滤除噪声和抑制环晕伪像的预处理，然后获取IVUS图像序列的四个纵向视图，并从中提取出血管内腔边界和中-外膜边界，再通过将这些边界映射到各帧IVUS图像中，得到横向视图中的初始边界，最后通过使能量函数最小，初始边界不断变形，最终得到各帧IVUS图像中的血管内腔和中-外膜边界；具体步骤如下：a、对原始IVUS图像进行预处理，包括滤波去噪和去除环晕伪像：首先采用中值滤波和高斯平滑两种通用预处理方法，减少IVUS图像中的椒盐噪声和随机噪声，然后对各帧IVUS图像进行极坐标变换，得到其极坐标视图，再按照下式去除极坐标视图中的环晕伪像：，其中，和分别为原极坐标视图和去除环晕伪像后的极坐标视图中像素点处的灰度值；为像素点的极径；为像素点的极角；是原IVUS图像中导管区域的像素灰度值；ImageWidth为以像素为单位的图像宽度；ε为权重参数；最后经过极坐标逆变换，即可得到直角坐标系下去除环晕伪像后的IVUS图像；b、分别取IVUS图像序列的沿血管长轴方向的四个纵向视图，即垂直切面A、水平切面B、左对角线切面C和右对角线切面D；c、从IVUS纵向视图中提取出血管内腔边界和中-外膜边界：从纵向视图的中轴线开始，分别向左和向右逐行遍历四个IVUS纵向视图中的各像素，用表示坐标为的像素的灰度值，表示坐标为的像素的灰度值，若，则为目标边界点，否则不是；将每行左右两部分的像素中，第一个符合上述条件的像素记为内腔边界点，第二个记为中-外膜边界点；其中，η为阈值；d、将四个纵向视图中的边界映射到各帧IVUS图像中，纵向视图的边界线对应到横向视图中为边界点，依次连接各边界点，得到各帧IVUS图像中血管内腔的初始边界和中-外膜的初始边界；e、各帧IVUS图像中的初始边界通过snake变形获得血管内腔边界和中-外膜边界：将各帧IVUS图像中血管壁的初始边界作为snake模型的初始形状，将初始边界离散成由N个点组成的有序点集，则能量函数的离散表达式为：，其中，是内部能量；是外部能量；(i=1,2,…,N-2)是第i个snake点，是它的坐标；和分别是第i-1个和第i+1个snake点；和分别是相邻snake点之间的平均距离和最大距离；和分别是坐标为的像素的灰度和灰度梯度值；都是权重参数；通过使能量函数最小，snake模型从初始形状开始不断变形，最终停留在能量函数取得全局最小值的最优位置，即为目标边界。