一种抑制冠状动脉内超声图像序列中刚性运动伪影的方法

摘要

一种抑制冠状动脉内超声图像序列中刚性运动伪影的方法，用于提高纵向视图的视觉效果、同时保证图像数据集合的完整性。其技术方案是：它是在建立血管壁刚性运动模型的基础上，首先采用三维自动分割技术从ICUS图像序列的各帧中分割出管腔轮廓，并计算相邻帧之间管腔轮廓的刚性运动参数(包括平移和旋转)，然后从中分离出刚性运动分量，最后通过对原始ICUS图像中的各像素点进行反向平移和旋转，使其刚性运动伪影得到补偿。同现有方法相比较，本发明不仅应用成本低、简单易行，而且可保证图像数据集合的完整性，可为冠状动脉血管病变的诊断和治疗提供更为丰富的信息。

主权项

1.一种抑制冠状动脉内超声图像序列中刚性运动伪影的方法，其特征是，它是在建立血管壁刚性运动模型的基础上，首先采用三维自动分割技术从ICUS图像序列的各帧中分割出管腔轮廓，并计算相邻帧之间管腔轮廓的刚性运动参数，所述刚性运动包括平移和旋转，然后从中分离出刚性运动分量，最后通过对原始ICUS图像中的各像素点进行反向平移和旋转，使其刚性运动伪影得到补偿，具体步骤如下：a、建立ICUS图像序列中血管壁的刚性运动模型：ICUS图像序列中，相邻帧之间管腔轮廓的旋转和平移由刚性运动分量和几何分量构成：式中(Δx，Δy)是相邻帧之间管腔边界重心之间的位移，Δα是相邻帧之间管腔边界曲线之间的旋转角，脚标d表示刚性运动分量，g表示几何分量；b、采用三维自动分割技术从各帧ICUS图像中分割出管腔轮廓：首先根据ICUS图像中管腔形状和灰度特征的先验知识，从ICUS纵向视图中分割出管腔的左右边界，并将其映射到各帧横截面ICUS图像中，得到每一帧中的初始管腔轮廓，然后采用快速推进法对初始管腔轮廓进行演化变形，得到最终的管腔轮廓；c、计算ICUS图像序列中相邻帧之间管腔轮廓的刚性运动参数，包括位移和旋转角：对于ICUS图像序列中的第k-1帧和第k帧图像，其中，k＝2，3，...，M，M为ICUS图像序列的总帧数，由分割出的管腔边界曲线γ_k-1和γ_k的重心C_k-1＝(xc_k-1，yc_k-1)和C_k＝(xc_k，yc_k)计算出其位移量(Δx_k，Δy_k)和旋转角Δα_k：其中Δx_k、Δy_k和Δα_k均包含刚性运动分量Δx_k，d、Δy_k，d和Δα_k，d和几何分量Δx_k，g、Δy_k，g和Δα_k，g，(x_k-1，i，y_k-1，i)为γ_k-1上第i个点在以导管中心为坐标原点的坐标系中的坐标；(x_k，i，y_k，i)为γ_k上第i个点在以导管中心为坐标原点的坐标系中的坐标；N_k-1为γ_k-1上点的总数；N_k为γ_k上点的总数;d、分离ICUS图像序列中相邻帧之间管腔轮廓刚性运动参数的刚性运动分量和几何分量：首先对计算出的Δx_k、Δy_k和Δα_k，其中，k＝2，3，...，M，分别进行傅立叶变换，得到其幅度谱ΔX_k、ΔY_k和ΔA_k，然后采用高通滤波器分别对ΔX_k、ΔY_k和ΔA_k进行滤波，得到刚性运动分量的幅度谱ΔX_k，d、ΔY_k，d和ΔA_k，d，对其进行逆傅立叶变换即可得到Δx_k，d、Δy_k，d和Δα_k，d的估计值；e、补偿原始ICUS图像序列中的刚性运动伪影：对ICUS图像序列中的第k帧图像I_k(x，y)，其中，k＝2，3，...，M，根据估计出的刚性运动分量：位移(Δx_k，d，Δy_k，d)和旋转角Δα_k，d，将I_k(x，y)的所有像素点进行反向平移和旋转，得到消除刚性运动伪影后的图像I_k(x′，y′)，坐标变换关系如下：