[发明专利]动态超声影像中的血管边缘形态快速自动采集方法及系统

摘要

动态超声影像中的血管边缘形态快速自动采集方法及系统，属医学电子信息领域。本发明主要包括线扫描方式的超声图像中的血管边缘矢量数据的提取，血管内径计算与修正。其处理过程将传统边缘检测中图像预处理、边缘检测、矢量化等复杂的数学运算转换为一种简单的基于数值加减法运行的检测方法。相对传统方法，本发明的方法及系统处理速度提高数倍甚至10倍以上，在每秒20帧或更高的血管超声动态检测中可以满足实时检测处理需要；经过有限的实验，处理结果的数据质量满足后期分析、诊断参考的要求。

主权项

一种动态超声影像中的血管边缘形态快速自动采集方法，其特征在于至少包括以下步骤：(1)打开DICOM3.0格式或AVI格式的图像，或通过DICOM3.0传输协议接收从超声仪器上发送来的图像，画一条线标记分析处理范围；(2)按下列公式和方法进行线扫描范围及方向控制矢量计算：hx=XPt20-XPt10(XPt20-XPt10)2+(YPt20-YPt10)2,]]>hy=YPt20-YPt10(XPt20-XPt10)2+(YPt20-YPt10)2,]]>v_vx＝v_hy，v_vy＝v_hx；v_wx＝‑v_hy，v_wy＝v_hx，Scan_Width=(Pt20.x-Pt10.x)2-(Pt20.y-Pt10.y)2,]]>其中Pt10为扫描起始点，Pt20为终止点，Pt10.x、Pt20.x、Pt10.y、Pt20.y分别为点Pt10和Pt20的X方向和Y方向的分量，XPt10、XPt20、YPt10、Ypt20分别为点Pt10和Pt20的X方向和Y方向的分量，Scan_Width表示扫描宽度，hx和hy分别为X和Y方向的单位矢量模，v_hx和v_hy为x和y方向的单位矢量，v_vx和v_vy为线扫描向上处理方向矢量的x和y方向的单位矢量，v_wx和v_wy为线扫描向下处理方向矢量的x和y方向的单位矢量；其中方向控制参数，向上扫描时为：n1x＝x+v_vx，n1y＝y+v_vy，n2x＝n1x+v_vx，n2y＝n1y+v_vy；向下扫描时为：n1x＝x+v_wx，n1y＝y+v_wy，n2x＝n1x+v_wx，n2y＝n1y+v_wy；(3)进行图像梯度计算、一阶求导或二阶求导处理：dv[i，j]＝v[n1x，n1y]‑v[x，y]，dv[i,j]′=(v[n2x,n2y]+v[n1x,n1y])2-v[x,y],]]>dv[i,j]′′=13v[n2x,n2y]2-v[x,y]2+23v[n1x,n1y]2-v[x,y]2;]]>其中v为图像像素灰阶值，范围是0～255；运行范围i为扫描行控制，值为[0..Scan_UntilEdge]，j为一行的范围[0..Scan_Width‑1]；y初始值为Pt20.y，对应每个扫描行，x初始值为Pt20.x；Scan_UntilEdge为线扫描到达边缘点的沿线扫描方向的相对像素长度；线扫描血管边缘识别时，扫描范围要超过最远处的血管外模边缘的ρ个像素点，ρ＝10～50，判断方法是找扫描范围内的最大值，处理方法为连续上升、然后保持、再上升、再保持；第一个上升沿就确定为血管边缘，在扫描范围内又发现更大的梯度变化，就以新发现的边缘为准；(4)通过上述步骤找到扫描范围内的上、下血管边缘点，然后对超声图像中的噪声引起的边缘误判进行处理：设定以血管边缘方向前后各σ个点作为参考，σ＝3‑10；设定若血管边缘方向的连续差值大于τ时，τ＝10～20，判定为误差点，将之丢弃，少量误差点丢弃后，前后边缘点直接连接；对线扫描采集到的上、下边缘点进行配对关系校正，血管上壁采集的数据位置保持不变，i＝[0..Scan_Width‑1]，每个上壁边缘点找下壁边缘配对点，配对原则是以一个上边缘点为参考配对基点，下边缘与之配对的点是下边缘所有位置中与参考配对基点最近的点，距离比较公式为为第i个上壁边缘点，为第i个下壁边缘点前后搜索点，公式是：j取值范围为线段L704/5，另一个结束一个方向的最近距离点搜索的条件是设定边缘ε个点距离比较时都比上一个点大，ε＝3～5，L704为线扫描Y方向的长度；按以指定的格式、输出从动态超声影像各帧中采集到的血管边缘位置数据以及各位置横切面线数据，同时在计算机显示器上与图像合成展现出来，并显示最大内径、最小内径以及动态变化曲线；处理结果输出的基本数据表格式为：处理结果输出数据的详细内容格式定义为：