基于边界距离场的血管中心路径提取方法

摘要

本发明公开了一种基于边界距离场的血管中心路径高精度快速提取方法，主要解决在CTA血管造影体数据中血管提取速度慢和中心路径提取精度不高的问题。该方法包括：利用八叉树对体数据进行分块，并记录所有分块信息；利用每一分块的最大值和最小值与双阈值的关系，对血管进行提取和边界距离场计算；用原CTA数据中血管体素的梯度值倒数和拉普拉斯变换值之和作为边界距离初始值；建立基于边界距离场的最大代价生成树，并提取树的主干作为血管的初始中心路径；用重心法修正初始中心路径，使路径上的点都处于血管管腔横截面的重心处，得到最终的血管中心路径。本发明具有血管提取速度快，中心路径提取精度高的优点，适用于各种管腔组织的中心路径提取。

主权项

一种基于边界距离场的血管中心路径提取方法，包括如下过程：A.对输入的CTA血管造影体数据进行八叉树分解，得到每一分块的信息；B.根据每个分块的最大值和最小值与双阈值之间的关系，遍历存在血管体素的叶子节点提取血管组织；C.根据提取的血管组织中所有点的坐标，计算提取后的血管组织边界距离场：C1)根据提取的血管组织中所有点的坐标，利用原CTA血管造影体数据中血管体素的梯度值倒数和拉普拉斯变换值之和作为血管体素的边界距离初始值：fstart(p)＝1/fG+fL其中，p为提取的血管组织中任意一点的坐标，fG为原CTA血管数据中点p的梯度值，fL为原CTA血管数据中点p的拉普拉斯变换值；C2)根据边界距离初始值用如下公式计算点p的边界距离值ffinal(p)：ffinal(p)＝min(min(fstart(p1)+10)，min(fstart(p2)+14)，min(fstart(p3)+17))其中，fstart(p1)为点p的最近邻邻域点p1的边界距离初始值，fstart(p2)为点p的面对角邻域点p2的边界距离初始值，fstart(p3)为点p的体对角邻域点p3的边界距离初始值；C3)利用八叉树遍历所有包含血管体素的叶子节点，完成提取后的血管组织边界距离场计算：D.在边界距离场的基础上建立最大代价生成树；E.提取最大代价生成树的主干作为血管组织的初始中心路径；F.利用如下重心法修正提取的血管组织初始中心路径，使路径上的点都处于血管管腔横截面的重心位置，得到一条符合人类观察习惯的最终血管中心路径：_F1)对于初始中心路径上的每一点，取与该点法向量垂直，并且与该点相距为10个体素的点组成的圆形二维图像Ω；F2)利用如下重心法公式求得Ω的重心C： C = [ x c , y c ] = ( Σxw ( x , y ) Σw ( x , y ) , Σyw ( x , y ) Σw ( x , y ) ) 其中，w(x，y)＝α(f2D(x，y)‑m)，α＝‑1，m＝max(f2D(x，y))，f2D(x，y)为Ω中坐标为(x，y)处的像素值；F3)连接所有重心点作为最终的血管中心路径。