[发明专利]冠状动脉管腔图像自动分割系统

说明书

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，特别是指一种冠状动脉管腔图像自动分割系统。

背景技术

冠状动脉粥样硬化性心脏病(简称冠心病)是由于罐装动脉粥样硬化导致血管管腔狭小或堵塞，常常导致心梗的发生。据统计，于2008年全球冠状动脉病变造成的死亡人数达到了七百三十万。动脉粥样硬化斑块的形成是由于脂肪和胆固醇积存在冠状动脉内，最终导致血管狭小或堵塞。

血管内超声影像(IVUS)通过使用末端连接有超声探针的特殊导管对血管进行形态学检测。对IVUS获得的图像进行图像分割有助于评估血管的形态学变化，并且提供管腔的面积以及直径、粥样硬化斑块是否存在及其大小等重要信息，为临床医生提供决定治疗方案的参考依据。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种冠状动脉管腔图像自动分割系统，对血管内超声图像进行预处理、分割以及识别分析后，将图像中的血管管腔分离出来，为临床医生评估患者冠状动脉管腔内动脉粥样硬化斑块的存在与大小、采取何种治疗方案提供参考依据。

本发明的技术方案是这样实现的：一种冠状动脉管腔图像自动分割系统，包括图像预处理模块、图像分割模块以及管腔识别模块，其中，所述图像预处理模块：用于通过中值滤波器减少图像噪声，及使用伽马校正的方法调整输入图像的对比度，避免对低强度区域的过高估计；所述图像分割模块：用于分割图像，首先建立减小图像分辨率方法的高斯金字塔，然后图像进入具备减法聚类的K-means聚类方法，得到一个二值图像，二值图像随后进入连通区域分析算法，所有的像素点都被标记，具有相同标签的像素点被融合为一个单独的区域；所述管腔识别模块：用于进行管腔识别，首先需要进行分叉去除，避免血管分叉处对管腔识别造成的影响，完成管腔识别后，根据管腔轮廓生成二值图像，随后对区域轮廓进行平滑处理，使得管腔区域尺寸恢复到原始区域大小，经过形态学处理完成轮廓校正之后，所得的图像即为管腔区域。

在上述技术方案中，所述中值滤波器尺寸为5×5。

在上述技术方案中，所述二值图像被识别的区域具有白色像素，背景具有黑色像素。

在上述技术方案中，所述连通区域分析算法需要以下步骤：首先对图像进行自上而下自左向右的像素扫描，识别一个白色像素后，如果临近像素点中具备相同亮度的像素点，则对该像素点进行标记；如果临近没有相同亮度的像素点被标记，则该像素点被赋予一个新的标签；否则该像素点被赋予临近像素点的标签。

在上述技术方案中，所述分叉去除的方法是经过连通区域分析算法之后，统计图像中心的区域在图像边缘的像素点个数，当图像边缘的像素点个数达到一定阈值则判定该断层存在分叉点。

本发明冠状动脉管腔图像自动分割系统，包括图像预处理模块、图像分割模块以及管腔识别模块，图像预处理模块用于减少图像噪声和调整输入图像的对比度；图像分割模块用于分割图像；管腔识别模块用于进行管腔识别，首先需要进行分叉去除，避免血管分叉处对管腔识别造成的影响，完成管腔识别后，根据管腔轮廓生成二值图像，随后对区域轮廓进行平滑处理，使得管腔区域尺寸恢复到原始区域大小，经过形态学处理完成轮廓校正之后，所得的图像即为管腔区域。如此对血管内超声图像进行预处理、分割以及识别分析后，将图像中的血管管腔分离出来，为临床医生评估患者冠状动脉管腔内动脉粥样硬化斑块的存在与大小、采取何种治疗方案提供参考依据。

附图说明

图1为本发明流程示意图；

图2为本系统所识别出来的管腔区域图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明所述的一种冠状动脉管腔图像自动分割系统，包括图像预处理模块、图像分割模块以及管腔识别模块，结合附图1所示的流程示意图，以下是对上述各模块的详细说明：

(1)图像预处理模块：

图像预处理模块的目的在于减少图像噪声，调整输入图像的对比度。图像预处理的第一步是使用中值滤波器，滤波器尺寸为5×5。中值滤镜方式能够在不损失目标区域的边界轮廓的前提下，除去图像中的噪声。

对比度调整使用伽马校正的方法，避免对低强度区域的过高估计。伽马校正需要使用亮度值的概率密度函数(PDF)以及累计密度函数(CDF)：