[发明专利]一种基于三维Zernike矩的肾脏动脉CT造影图像血管分割方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于三维Zernike矩的肾脏动脉CT造影图像血管分割方法，属于 图像处理技术。

背景技术

血管疾病已经成为最重要的公共卫生问题之一，面对特定大小和复杂的血管造影图 像，从中分割出血管是走向精确可视化、诊断和血管病变定量分析的关键一步。其中， 肾脏动脉相关疾病如动脉狭窄，肾肿瘤等成为对肾脏动脉血管分割需求的主要原因。肾 脏动脉狭窄能引起肾血管性高血压和肾功能损害，而肾肿瘤切除需要对动脉中供血血管 分支进行结扎处理，这些需求都需要以肾脏动脉血管的精确分割作为基础。

CT血管造影(ComputedTomographicAngiography，CTA)是一种非侵入式血管成 像方法。由于造影剂的使用，使得肾脏动脉血管腔呈现出较高的CT值(如图1所示)， 与其外围组织结构形成鲜明对比，通过阈值区域生长算法可以获取肾脏动脉血管的主要 分支结构，但最优区域生长的结果需要调节阈值，且不同图像的阈值都需要微调，大大 降低了提取血管的工作效率，同时也伴随着过分割和欠分割的情况。随着多排螺旋CT 设备的使用，肾脏动脉CT造影图像的数据量巨大，为了提高医生的工作效率和临床诊 断的准确性，临床中亟需对肾脏CT造影图像中的血管进行高精度的自动化分割。

由于二维Zernike矩相较于规则几何矩在处理图像关于噪声影响，信息冗余等方面 具有很多优点，且具有旋转不变性质。CanterakisN推导了三维Zernike矩和不变量理论， NovotniM等利用三维Zernike不变量构造三维Zernike描述子(3DZD)，并将其应用 于三维图像检索领域，取得很好的效果。在笛卡尔坐标系下，三维Zernike多项式可以 写成：

Znlm(v)=Σr+s+t≤nχnlmrst·xryszt---(1)]]>

其中：v表示空间坐标(x,y,z)，相应的系数公式：

其中：

r＝2β+α，

s＝2(κ+μ-β)+m-α，(3)

t＝2(v-κ-μ)+l-m

若一个对象用f(v)来表示，由(1)式推知3DZernike矩可以通过阶数到N的几何 矩线性组合来求解：