CN105427329B - 一种基于cta图像的双肢血管图像的分割方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了双肢血管图像的分割方法,包括:S01,以初始图层上的确定血管区域为种子区域,向初始图层的第一相邻图层进行区域生长,获得第一相似区域;S02,以第一相似区域为种子区域,向初始图层的第二相邻图层及初始图层进行区域生长,分别获得第二相似区域以及第三相似区域,第一相邻图层和第二相邻图层位于初始图层的同一侧;S03,根据第二相似区域在第一相似区域上的正投影与确定血管区域、第三相似区域在第一相似区域上的正投影的交集,从第一相似区域中确定候选血管分支区域;S04,根据候选血管分支区域,确定出分支血管区域;重复上述步骤。该方法能够快速且无粘连的分割出血管区域,方法简单、快速且分割效果好。
Description
技术领域
本发明涉及医疗诊断数据处理领域,特别是涉及一种基于CTA图像的双肢血管图像的分割方法和系统。
背景技术
随着科技的不断进步,使得医学影像技术得以迅速的发展,影像学检查也成为获取人体内部组织信息的重要手段。
在双肢(双上肢或双下肢)血管影像检查时,一般通过CT(Computed Tomography)等影像技术获取双肢体的扫描图像,而这些扫描图像的数据量是巨大的,需要将血管进行有效提取,才能有针对性的对血管进行定性的分析。
图像分割是血管的提取技术之一,是把图像分成为许多目标,然后与图像中各物体目标相对应,从中将血管结构等医学图像从中提取出来。目前,主要有基于阈值分割算法、特征空间聚类、分水岭算法和可变性模型这几种模型的双下肢血管提取方法,这些算法中,有的存在分割噪声大、分割效果不好的问题,有的存在算法计算量过大、过于耗时的问题,都难以很好的得到应用。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一,提供了一种基于CTA图像的双肢血管图像的分割方法和系统,简单、易行,能够快速分割出血管组织。
本发明实施例公开了如下技术方案:
一种基于CTA图像的双肢血管图像的分割方法,包括:
S01,以初始图层上的确定血管区域为种子区域,向初始图层的第一相邻图层进行区域生长,获得第一相似区域;
S02,以第一相似区域为种子区域,向初始图层的第二相邻图层及初始图层进行区域生长,分别获得第二相似区域以及第三相似区域,第一相邻图层和第二相邻图层位于初始图层的同一侧;
S03,根据第二相似区域在第一相似区域上的正投影与确定血管区域、第三相似区域在第一相似区域上的正投影的交集,从第一相似区域中确定候选血管分支区域;
S04,根据候选血管分支区域,确定出分支血管区域;
以所述分支血管区域为确定血管区域,分支血管区域所在图层为初始图层,重复步骤S01至S04。
可选的,步骤S03包括:
获得第二相似区域在第一相似区域上的正投影与确定血管区域、第三相似区域在第一相似区域上的正投影的交集区域的个数;
进行阻光度或窗宽窗位的调节,直到第一相似区域分隔为多个子区域,子区域的个数为所述交集区域的个数;
将子区域周围的第一相似区域划分到子区域中,获得扩展子区域;
若扩展子区域中的子区域向初始图层的正投影与确定血管区域存在交集,则将该扩展子区域确定为候选血管分支区域。
可选的,采用二分法进行阻光度或窗宽窗位的调节。
可选的,步骤S04包括:
将所述候选血管分支区域或者将似圆度大于或等于特定值的候选血管分支区域添加到备选分支区域集合中,并对备选分支区域集合中的候选分支区域进行似圆度判断,选择符合血管形状的区域作为分支血管区域,而后,从备选分支区域集合中去除确定出的分支血管区域。
可选的,步骤S04包括:
将候选血管分支区域添加到备选分支区域集合中,并从中选择出直径最小的区域作为分支血管区域,而后,从备选分支区域集合中去除该直径最小的区域。
可选的,步骤S04包括:
将第二相似区域上与候选血管分支区域对应的区域向确定血管区域进行正投影,选择正投影面积最大的区域所对应的候选血管区域,作为该图层的分支血管区域。
此外,本发明还提供了一种基于CTA图像的双肢血管图像的分割系统,其特征在于,包括:
第一相似区域获取单元,用于以初始图层上的确定血管区域为种子区域,向初始图层的第一相邻图层进行区域生长,获得第一相似区域;
第二相似区域获取单元,用于以第一相似区域为种子区域,向初始图层的第二相邻图层及初始图层进行区域生长,分别获得第二相似区域以及第三相似区域,第一相邻图层和第二相邻图层位于初始图层的同一侧;
候选血管分支区域划分单元,用于根据第二相似区域在第一相似区域上的正投影与确定血管区域、第三相似区域在第一相似区域上的正投影的交集,从第一相似区域中确定候选血管分支区域;
分支血管区域确定单元,用于根据候选血管分支区域,确定出分支血管区域;
初始参数设置单元,用于以所述分支血管区域为确定血管区域,分支血管区域所在图层为初始图层。
可选的,候选血管分支区域划分单元包括:
交集区域个数确定单元,用于获得第二相似区域在第一相似区域上的正投影与确定血管区域、第三相似区域在第一相似区域上的正投影的交集区域的个数;
子区域调节单元,用于进行阻光度或窗宽窗位的调节,直到第一相似区域分隔为多个子区域,子区域的个数为所述交集区域的个数;
扩展子区域划分单元,用于将子区域周围的第一相似区域划分到子区域中,获得扩展子区域;
候选血管分支区域确定单元,用于从扩展多个子区域中确定出候选血管分支区域,若扩展子区域中的子区域向初始图层的正投影与确定血管区域存在交集,则将该扩展子区域确定为候选血管分支区域。
可选的,采用二分法进行阻光度或窗宽窗位的调节。
可选的,所述分支血管区域确定单元中,将所述候选血管分支区域或者将似圆度大于或等于特定值的候选血管分支区域添加到备选分支区域集合中,并对备选分支区域集合中的候选分支区域进行似圆度判断,选择符合血管形状的区域作为分支血管区域,而后,从备选分支区域集合中去除确定出的分支血管区域。
可选的,所述分支血管区域确定单元中,将候选血管分支区域添加到备选分支区域集合中,并从中选择出直径最小的区域作为分支血管区域,而后,从备选分支区域集合中去除该直径最小的区域。
可选的,所述分支血管区域确定单元中,将第二相似区域上与候选血管分支区域对应的区域向确定血管区域进行正投影,选择正投影面积最大的区域所对应的候选血管区域,作为该图层的分支血管区域。
本发明实施例提供的双肢血管图像的分割方法及系统,以确定血管区域按层进行区域生长,获得该确定血管区域的相邻图层的第一相似区域,并继续通过第一相似区域进行区域生长,获得第一相似区域所在图层上下两侧的相似区域,第一相似区域上下两个图层分别在其上的正投影的交集,将该第一相似区域划分为候选血管分支区域,从而根据候选血管分支区域的情况,确定出分支血管区域,以确定出的分支血管区域为确定血管区域,重复上述区域生长和候选血管分支区域的划分步骤,就可以实现CTA图像的血管图像的分割。该方法中,通过确定血管区域进行区域生长后,结合上下两图层的具体情况,获取候选血管分支区域,充分考虑了肢体血管的解剖学特征,逐层进行,能够快速且无粘连的分割出血管区域,方法简单、快速且分割效果好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明实施例的基于CTA图像的双肢血管图像的分割方法的流程图;
图2为根据本发明实施例一的基于CTA图像的双肢血管图像的分割方法的流程图;
图3-8为利用本发明的分割方法进行一个示例进行图像分割的过程中各图层的示意图;
图9为根据本发明实施例二的基于CTA图像的双肢血管图像的分割方法的流程图;
图10为根据本发明实施例三的基于CTA图像的双肢血管图像的分割方法的流程图;
图11为根据本发明实施例的基于CTA图像的双肢血管图像的分割系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
本发明提供了一种基于CTA图像的双肢血管图像的分割方法,参考图1所示,包括:
S01,以初始图层上的确定血管区域为初始区域,向初始图层的第一相邻图层进行区域生长,获得第一相似区域;
S02,以第一相似区域为初始区域,向初始图层的第二相邻图层及初始图层进行区域生长,分别获得第二相似区域以及第三相似区域,第一相邻图层和第二相邻图层位于初始图层的同一侧;
S03,根据第二相似区域在第一相似区域上的正投影与确定血管区域、第三相似区域在第一相似区域上的正投影的交集,从第一相似区域中确定候选血管分支区域;
S04,根据候选血管分支区域,确定出分支血管区域;
以所述分支血管区域为确定血管区域,分支血管区域所在图层为初始图层,重复步骤S01至S04。
在本发明的方法中,基于CTA(Computed tomographic Angiography,计算机断层摄影血管造影术)图像进行双肢血管图像的分割,也就是说,基于造影后的CT图像,从该CTA图像的图层中逐层确定出血管区域,从而达到分割出血管图像的目的,其中,分割方法中所涉及的图层为CTA图像的图层,双肢指双上肢或双下肢,这两部分的结构具有相似性,可以使用相同的方法实现血管图像的分割。
在该方法中,以确定血管区域按层进行区域生长,获得该确定血管区域的相邻层的第一相似区域,并继续通过第一相似区域进行区域生长,获得第一相似区域所在图层上下两侧的相似区域,第一相似区域上下两个图层分别在其上的正投影的交集,将该第一相似区域划分为候选血管分支区域,从而根据候选血管分支区域的情况,确定出分支血管区域,以确定出的分支血管区域为确定血管区域,重复上述区域生长和候选血管分支区域的划分步骤,就可以实现CTA图像的血管图像的分割。该方法中,通过确定血管区域进行区域生长后,结合上下两图层的具体情况,获取候选血管分支区域,充分考虑了肢体血管的解剖学特征,逐层进行,能够快速且无粘连的分割出血管区域,方法简单、快速且分割效果好。
为了更好的理解本发明的技术方案和技术效果,以下将结合流程图对具体的实施例进行详细的描述。
实施例一
参考图2所示,在步骤S101,以初始图层上的确定血管区域为种子区域,向初始图层的第一相邻图层进行区域生长,获得第一相似区域。
对于用于首次进行区域生长的确定血管区域,可以为从初始图层中确定的血管区域,初始图层为肢体的CTA图像中的任意的一个图层,从该初始图层中获得一个确定血管区域,以该初始图层为起始,进行该初始图层之上或之下的图层的血管区域的分割。首先,要在该初始图层中得到一个确定血管区域,可以根据经验值,选择一个明显为血管的区域作为确定血管区域。
在优选的实施例中,在初始图层中获得确定血管区域的步骤包括:从初始图层中选择初始点,以初始点进行区域生长,获得初始相似血管区域,从初始相似血管区域中确定血管区域,作为初始图层中的确定的血管区域。初始点可以是根据经验值选择的确定为血管区域的点,以该初始点进行区域生长,即以该初始点为种子点,向种子点周围延伸,选择像素值在预定范围内的点,以获得与种子点像素值接近的区域,该区域称为初始相似血管区域,从该初始相似血管区域中确定血管区域。
从初始相似血管区域中确定血管区域时,可以直接将该初始相似血管区域作为初始图层中的确定的血管区域。更优地,可以通过相邻层的区域生长及阻光度或窗宽窗位调节的方法将初始相似血管区域进行划分,进而从中确定出确定血管区域,具体的,首先,以初始相似血管区域为种子区域,向初始图层的上一图层及下一图层分别按层进行区域生长,获得上层相似区域和下层相似区域;而后,获得上层相似区域在初始相似血管区域上的正投影与下层相似区域在初始相似血管区域上的正投影的交集区域的个数;并进行阻光度或窗宽窗位的调节,直到初始相似血管区域分隔为多个子区域,子区域的个数为交集区域的个数;进而,从子区域中选择距离初始点最近的区域为确定血管区域。阻光度和窗宽窗位为体现CT图像在屏幕显示灰阶图像的参数,对于CT图像上的不同的组织结构,他们的CT值不变,通过调节阻光度或窗宽窗位,使得他们在屏幕上显示的灰阶发生改变,对于粘连的组织结构,具有较小的CT值,根据容积效应,在阻光度或窗宽窗位调节过程中,CT值较小的部分首先消失,即粘连部分会消失,血管的组织仍会存在,因此,通过这两个参数之一进行调节,可以去除粘连,划分出子区域。优选地,采用二分法,可以快速的找到使得初始相似血管区域分隔为多个子区域的阻光度或窗宽窗位,此时,选择靠近初始点的区域作为初始图层中的确定的血管区域。通过此方法,可以更为快速和精确的确定出初始点周围的血管区域,作为初始图层的确定血管区域,以便进行后续图层的血管区域的分割。
需要说明的是,在本发明中,以种子区域向一个图层进行区域生长,即以种子区域上的每一个点为种子点向一个图层进行区域生长,每个种子点进行区域生长时,该种子点向该图层进行投影,而后以投影点向该图层周围延伸,选择像素值在预定范围内的点,从而获得与种子点像素值接近的区域,每个种子点都进行区域生长后,获得与种子区域像素值接近的区域。
需要说明的是,在本发明中,各图层,如相邻图层、上图层、下图层等,指CTA图像上的躯干水平面的图层。
所获得的确定血管区域用于进行相邻图层的区域生长的种子区域,以该确定血管区域按层进行区域生长,即向该初始图层的相邻图层进行区域生长,相邻图层为将要进行分割的图层,该相邻图层为初始图层的上一图层或下一图层,以初始图层的确定血管区域为种子区域,在初始图层的一个相邻图层上进行区域生长,即以确定血管区域上的每一个点为种子点向相邻图层进行区域生长,每个种子点进行区域生长时,该种子点向相邻图层进行投影,而后以投影点向该相邻图层周围延伸,选择像素值在预定范围内的点,从而,获得与种子点像素值接近的区域,确定血管区域上的每个点都向相邻图层进行区域生长后,获得第一相似区域。
为了更好的理解本发明实施例的技术方案,以下将以结合一个具体的示例对本发明的方法进行详细的说明。
在一个具体的示例中,参考图3所示,初始图层为第一图层,区域A为第一图层中的确定血管区域。该区域A可以为从初始图层通过初始点进行区域生长获得的确定血管区域,或通过经验值指定的确定血管区域或通过其他方法确定的血管区域。接着,以该区域A为种子区域按层进行区域生长,向第二图层进行区域生长,获得第二图层上的区域B,该区域B为第一相似区域,参考图4所示。
在步骤S102,以第一相似区域为种子区域,向初始图层的第二相邻图层及初始图层进行区域生长,分别获得第二相似区域以及第三相似区域,第一相邻图层和第二相邻图层位于初始图层的同一侧。
本发明中,通过区域生长获得的第二相似区域和第三相似区域都可以是多块区域。
在获得第一相似区域之后,以该第一相似区域为种子区域,向初始图层的第二相邻图层及初始图层按层进行区域生长,即向第一相似区域的两侧的图层进行区域生长,这样,可以获得第一相似区域所在图层上下两个图层的相似区域,基于双肢血管的生理学特点,这些相似区域可以认为是可能的血管区域,通过充分考虑其上下两个图层的相似区域及确定血管区域,从而可以对第一相似区域进行更为精确的划分。在具体的区域生长中,以第一相似区域为种子区域,向其两侧的相邻图层,即初始图层以及第二相邻图层,进行区域生长,即以第一相似区域上的每一个点为种子点分别向初始图层以及第二相邻图层进行区域生长,每一个种子点向相邻图层进行区域生长时,该种子点向相邻图层进行投影,而后以投影点向该相邻图层周围延伸,选择像素值在预定范围的点,从而,获得与种子点像素值接近的区域,第一相似区域上的每一个点都分别向初始图层以及第二相邻图层进行区域生长后,分别获得第三相似区域及第二相似区域。
其中,第一相邻图层和第二相邻图层都是相对于初始图层而言的,第一相邻图层和第二相邻图层位于初始图层的同一侧,如都位于初始图层的上层或下层,例如若初始图层为第一图层,那么其第一相邻图层可以为第二图层、第二相邻图层为第三图层。再例如若初始图层为第100图层,那么其第一相邻图层可以为第99图层、第二相邻图层为第98图层。
在一个具体的示例中,参考图5所示,以区域B按层进行区域生长,向第三图层进行区域生长,获得第三图层上的区域D、E、F,区域D、E、F为第二相似区域,以区域B按层向第一图层进行区域生长,获得初始图层上的区域G,区域G为第三相似区域。
在步骤S103,根据第二相似区域在第一相似区域上的正投影与确定血管区域、第三相似区域在第一相似区域上的正投影的交集,从第一相似区域中确定候选血管分支区域。
在该步骤中,将第一相似区域相邻的两侧的图层上的确定血管区域以及相似区域都向第一相似区域进行正投影,即初始图层上的确定血管区域、第三相似区域向第一相似区域正投影,以及第二相邻图层上的第二相似区域向第一相似区域正投影,并根据这两个正投影的交集的情况,来将第一相似区域进行候选血管分支区域的划分,也就是说,该步骤中,在进行第一相似区域的候选血管分支区域的区域划分时,充分考虑到上下层的可能的血管区域分布情况,进而,对第一相似区域进行划分,获得第一相似区域的候选血管分支区域,也就是说,根据所述正投影的交集,将第一相似区域划分为多个子区域,用于后续步骤中从其中确定出血管区域。
可以通过多种方式将第一相似区域划分为候选血管分支区域。
在本实施例中,可以根据正投影的交集的数量来进行第一相似区域的划分,具体的,可以通过以下步骤来实现:
在步骤S1031,获得第二相似区域在第一相似区域上的正投影与确定血管区域、第三相似区域在第一相似区域上的正投影的交集区域的个数。
若每个相似区域为多块区域,则分别进行正投影,获得正投影的交集区域的个数,每个交集区域由初始图层中的一块区域、第二相邻图层上的一块区域向第一相似区域进行正投影并取交集后获得。
在一个具体的示例中,参考图6所示,第二相似区域为由多块区域组成,多块区域分别为区域D、区域E和区域F,初始图层上的区域A、区域G分别向区域B正投影,第二相似区域中的区域D、区域E、区域F分别向区域B正投影,获得了交集区域H、I、J、K,即交集区域H=AB∩DB,交集区域I=AB∩EB,交集区域J=AB∩FB,交集区域K=GB∩FB,其中,AB表示区域A在区域B上的正投影,EB表示区域E在区域B上的正投影,FB表示区域F在区域B上的正投影,GB表示区域F在区域B上的正投影,这样,就获得了交集区域的个数为4。
需要说明的是,在一些特殊的示例中,不同块的区域向第一相似区域进行正投影后,在第一相似区域上的交集区域可能连接在一起,而在本申请中,并不认为交集区域的个数为1,而是通过交集区域是由几块区域的正投影交集形成,来确定交集区域的个数,例如,参考图6A所示,区域M为区域A和区域G分别与区域F在区域B上正投影后获得的交集区域,该交集区域在区域B上为连接区域,但分别由区域A和区域G正投影后获得,则交集区域M1和交集区域M2为两个交集区域,在该具体的实施例中,总的交集区域的个数为5。这样,充分考虑交集区域上下层相应区域的分支情况,使得划分结果更为精确。
在步骤S1032,进行阻光度或窗宽窗位的调节,直到第一相似区域分隔为多个子区域,子区域的个数为所述交集区域的个数。
在该步骤中,对第一相似区域进行阻光度或窗宽窗位的调节,在不同的阻光度或窗宽窗位下,第一相似区域灰阶图像呈现不同的分布情况,阻光度或窗宽窗位处于某个特定值下,第一相似区域粘连的组织结构消失,第一相似区域分隔为多个子区域,且子区域的个数为所述交集区域的个数,则停止阻光度或窗宽窗位的调节。为了提高调节的速度,可以采用二分法对阻光度或窗宽窗位进行调节,找到将第一相似区域分隔为交集区域个数的阻光度或窗宽窗位。
为了便于理解,在一个具体的实施例中,可以参考图5所示,在进行阻光度或窗宽窗位调节之前,区域B为一个整体区域,在调节阻光度或窗宽窗位到一个合适的值之后,区域B分隔为类似于图7中子区域H’、I’、J’、K’这4个子区域。
需要说明的是,参考图7所示,此处在调节之后获得的子区域H’、I’、J’、K’在图示中分别较交集区域H、I、J、K有外扩,然而,在具体的实施中,并不仅具有此种关系,在进行阻光度或窗宽窗位调节之后,获得的子区域,可以较相应的交集区域仅与交集区域的个数上具有对等关系,在位置和面积上并不具有对应关系,相对于交集区域,子区域可以具有较大或较小的面积,或仅部分重叠或位置上略有交错。
在步骤S1033,将子区域周围的第一相似区域划分到子区域中,获得扩展子区域。
在进行阻光度或窗宽窗位调节之后,获得的子区域,根据肢体的生理特征,这些子区域可以认为是生理组织的核心部分,而后,通过将子区域之外的第一相似区域的像素点划分到子区域中,从而获得扩展子区域,即包含了生理组织的核心部分和边缘部分。在具体的划分中,可以通过判断各像素点到每个子区域的距离来进行划分,将像素点划分到距离其最近的子区域中,该距离指到子区域中心点的长度,这样,就获得了多个扩展子区域。
为了便于理解,可以参考图8所示,在一个具体的示例中,将子区域H’、I’、J’、K’周围的像素点都分别划分进来,这样,就将区域B划分为4个大的扩展子区域H”、I”、J”、K”,且每个扩展子区域以子区域为核心。
在步骤S1034,若扩展子区域中的子区域向初始图层的正投影与确定血管区域存在交集,则将该扩展子区域确定为候选血管分支区域。
对于上一步骤中获得的多个扩展子区域,有些可以作为候选血管分支区域,有些并不能作为候选血管分支区域,在该步骤中,将从这些扩展子区域中确定出候选血管分支区域。具体的,判断扩展子区域中的子区域向初始图层的正投影与确定血管区域是否存在交集,若存在,则将该扩展子区域确定为候选血管分支区域。也就是说,通过子区域是血管区域的概率来确定扩展子区域是否为候选血管分支区域,子区域为生理组织的核心部分,通过子区域来确定扩展子区域是否为候选血管分支区域,获得的划分结果更为精确。
为了便于理解,可以参考图8所示,在一个具体的示例中,将子区域H’、I’、J’、K’分别向第一图层进行正投影,这些正投影区域HA、IA、JA都落在了确定血管区域A上,而确定血管区域A本身就是血管区域,那么,则认为扩展子区域H”、I”、J”为候选血管分支区域,而对于子区域K,向第一图层的正投影区域KG落在了区域G,而区域G并不能确定其为血管区域,则认为扩展子区域K”不是候选血管分支区域,这样,就从扩展子区域H”、I”、J”、K”中确定出扩展子区域H”、I”、J”为候选血管分支区域。
这样,在这些实施例中就从第一相似区域中划分出了候选血管分支区域。
在步骤S104,根据候选血管分支区域,确定出分支血管区域。
在该步骤中,要从候选血管分支区域中确定出分支血管区域。可以通过多种方式来实现,在本优选的实施例中,通过以下步骤来实现:
将候选血管分支区域添加到备选分支区域集合中,并从中选择出直径最小的区域作为分支血管区域,而后,从备选分支区域集合中去除该直径最小的区域。可以理解的是,对于非规则的候选血管区域,可以通过获得非规则的候选血管区域最小外接圆,将最小外接圆的直径作为该候选血管区域的直径。
其中,备选分支区域集合为放置候选血管分支区域的集合,在第一次执行步骤S101至步骤S103之后,该备选分支区域集合为空,将候选分支血管分支区域添加到备选分支区域集合中后,再从中选择出直径最小的区域作为分支血管区域,之后,备选分支区域集合中去除该直径最小的区域,即执行完步骤S104之后,备选分支区域集合中已排除了直径最小的候选血管分支区域。
而后,以所述分支血管区域为确定血管区域,分支血管区域所在图层为初始图层,重复步骤S101至S104。
为了便于理解,可以参考图8所示,首次分割确定出候选血管分支区域J”为直径最小的区域,则认为区域J”为分支血管区域,首次分割后备选分支区域集合中包括有候选血管分支区域H”和候选血管分支区域I”。
在下一次进行分割时,将区域J”作为确定血管区域,区域J”所在的第二图层为初始图层,重复步骤S101至步骤S104,在此次分割中,在步骤S104中确定分支血管区域时,备选分支区域集合中加入了此次获得的候选分支血管区域,即包括此次获得的候选分支血管区域以及候选血管分支区域H”和候选血管分支区域I”,从中选择出直径最小的区域作为分支血管区域,该直径最小的区域从备选分支区域集合中去除。不断重复以上步骤,就可以逐层分割出分支血管区域,各层的分支血管区域组合在一起就获得了所需要的血管图像。
在具体的应用中,可以根据经验,确定分割的停止时机,如根据经验设置分割的次数,在分割结果可视的情况,在分割得到需要的血管图像后,由操作者指示分割停止。在优选的实施例中,可以通过判断选择出的直径最小的区域的直径是否大于预定阈值,来确定是否停止分割,若在S104中选择出的直径最小的区域的直径大于预定阈值,预定阈值例如为36mm,则停止分割步骤,认为已经分割出所有有效的分支血管区域。
在本实施例中,通过候选血管分支区域排序的方法确定分支血管区域,逐层进行,能够快速且无粘连的分割出血管区域,方法简单、快速且分割效果好。
实施例二
与实施例一不同的是,在本实施例中,通过对候选血管分支区域进行似圆度判断,来确定分支血管区域。在本实施例中,仅将描述与实施例一不同的部分,相同部分将不再赘述。
参考图9所示,在步骤S201,以初始图层上的确定血管区域为种子区域,向初始图层的第一相邻图层进行区域生长,获得第一相似区域。
在步骤S202,以第一相似区域为种子区域,向初始图层的第二相邻图层及初始图层进行区域生长,分别获得第二相似区域以及第三相似区域,第一相邻图层和第二相邻图层位于初始图层的同一侧。
在步骤S203,根据第二相似区域在第一相似区域上的正投影与确定血管区域、第三相似区域在第一相似区域上的正投影的交集,从第一相似区域中确定候选血管分支区域。
本实施例的步骤S201至步骤S203同实施例一的步骤S101至步骤S103。
在步骤S204,将候选血管分支区域添加到备选分支区域集合中,并对备选分支区域集合中的候选分支区域进行似圆度判断,选择符合血管形状的区域作为分支血管区域,而后,从备选分支区域集合中去除确定出的分支血管区域。选择符合血管形状的区域作为分支血管区域,即从中选择似圆度最大的区域作为分支血管区域。
在该步骤中,添加到备选分支区域集合中的候选分支区域可以是上一步骤中确定的全部或部分候选血管分支区域,部分候选血管分支区域为似圆度大于或等于特定值的候选血管分支区域,也就是说,仅将似圆度较大的候选血管分支区域添加到备选分支区域集合中,进而,从中选择出分支血管区域。
而后,以所述分支血管区域为确定血管区域,分支血管区域所在图层为初始图层,重复步骤S201至S204。
在该实施例中,每次分割中从备选分支区域集合中选择出似圆度最大的候选分支血管区域,作为分支血管区域,当然,选择出的血管分支区域将从备选分支区域集合中去除,再以该血管分支区域为确定血管区域重复步骤S201至S204,不断的从备选分支区域集合中选择出似圆度最大的区域,可以逐步分割出分支血管区域,各层的分支血管区域组合在一起就获得了所需要的血管图像。
在具体的应用中,可以根据经验,确定分割的停止时机,如根据经验设置分割的次数,在分割结果可视的情况,在分割得到需要的血管图像后,由操作者指示分割停止。在优选的实施例中,可以通过判断选择出的似圆度最大区域的似圆度是否小于预定阈值,来确定是否停止分割,若在S104中选择出的符合血管形状的区域的似圆度小于预定阈值,则停止分割步骤,认为已经分割出所有有效的分支血管区域。在人体解剖学中,血管的似圆度最大,通过似圆度的判断可以简单快速确定出血管区域,但可能存在分割不完整的缺陷。
实施例三
与实施例一不同的是,在该实施例中,通过选择候选血管区域下的相似区域向确定血管区域的正投影面积最大的区域,来确定分支血管区域。在本实施例中,仅将描述与实施例一不同的部分,相同部分将不再赘述。
参考图10所示,在步骤S301,以初始图层上的确定血管区域为种子区域,向初始图层的第一相邻图层进行区域生长,获得第一相似区域。
在步骤S302,以第一相似区域为种子区域,向初始图层的第二相邻图层及初始图层进行区域生长,分别获得第二相似区域以及第三相似区域,第一相邻图层和第二相邻图层位于初始图层的同一侧。
在步骤S303,根据第二相似区域在第一相似区域上的正投影与确定血管区域、第三相似区域在第一相似区域上的正投影的交集,从第一相似区域中确定候选血管分支区域。
本实施例的步骤S301至步骤S303同实施例一的步骤S101至步骤S103。
在步骤S304,将第二相似区域上与候选血管分支区域对应的区域向确定血管区域进行正投影,选择正投影面积最大的区域所对应的候选血管区域,作为该图层的分支血管区域。
根据双肢血管的生理学特征,相邻图层之间血管的偏差不大,若候选血管分支区域的下一层相应的区域在确定血管区域上的正投影的面积越大,说明其为血管区域的概率越大。基于此,在确定分支血管区域时,将候选血管分支区域下一层上的相应区域向确定血管区域进行正投影,正投影面积最大的区域所对应的候选血管分支区域为血管区域的概率最大,因此,将正投影面积最大的区域所对应的候选血管分支区域确定为分支血管区域。候选血管分支区域下一层上的相应区域为候选血管分支区域向第二相似区域正投影对应的区域。
为了便于理解,参考图8A所示,在步骤S303中获得候选血管分支区域H”、I”、J”,这三个候选血管分支区域下一层所分别对应的为区域D、E、F,将他们分别向确定血管区域进行正投影,获得正投影区域DA、EA、FA,判断正投影区域的面积,若区域DA面积最大,则选择该投影面积最大的区域所对应的候选血管分支区域H”为分支血管区域。
而后,以所述分支血管区域为确定血管区域,分支血管区域所在图层为初始图层,重复步骤S301至S304。
在该实施例中,通过交集区域最大面积确定出分支血管区域,该方法可以简单快速确定出血管区域,但可能存在粘连。
以上对本发明的双肢血管图像的分割方法进行了详细的描述,此外,本发明还提供了实现上述方法的双肢血管图像的分割系统,参考图11所示,双肢血管图像的分割系统,包括:
第一相似区域获取单元,用于以初始图层上的确定血管区域为种子区域,向初始图层的第一相邻图层进行区域生长,获得第一相似区域;
第二相似区域获取单元,用于以第一相似区域为种子区域,向初始图层的第二相邻图层及初始图层进行区域生长,分别获得第二相似区域以及第三相似区域,第一相邻图层和第二相邻图层位于初始图层的同一侧;
候选血管分支区域划分单元,用于根据第二相似区域在第一相似区域上的正投影与确定血管区域、第三相似区域在第一相似区域上的正投影的交集,从第一相似区域中确定候选血管分支区域;
分支血管区域确定单元,用于根据候选血管分支区域,确定出分支血管区域;
初始参数设置单元,用于以所述分支血管区域为确定血管区域,分支血管区域所在图层为初始图层。
在一些实施例中,候选血管分支区域划分单元包括:
交集区域个数确定单元,用于获得第二相似区域在第一相似区域上的正投影与确定血管区域、第三相似区域在第一相似区域上的正投影的交集区域的个数;
子区域调节单元,用于进行阻光度或窗宽窗位的调节,直到第一相似区域分隔为多个子区域,子区域的个数为所述交集区域的个数;
扩展子区域划分单元,用于将子区域周围的第一相似区域划分到子区域中,获得扩展子区域;
候选血管分支区域确定单元,用于从扩展多个子区域中确定出候选血管分支区域,若扩展子区域中的子区域向初始图层的正投影与确定血管区域存在交集,则将该扩展子区域确定为候选血管分支区域。
对于上述实施例,可以采用二分法进行阻光度或窗宽窗位的调节。
其中,进一步的,所述分支血管区域确定单元中,将候选分支区域添加到备选分支区域集合中,并对备选分支区域集合中的候选分支区域进行似圆度判断,选择符合血管形状的区域作为分支血管区域,而后,从备选分支区域集合中去除确定出的分支血管区域。
进一步的,所述分支血管区域确定单元中,将候选血管分支区域添加到备选分支区域集合中,并从中选择出直径最小的区域作为分支血管区域,并从备选分支区域集合中去除该直径最小的区域。
进一步的,所述分支血管区域确定单元中,将第二相似区域上与候选血管分支区域对应的区域向确定血管区域进行正投影,选择正投影面积最大的区域所对应的候选血管区域,作为该图层的分支血管区域。
所述领域的技术人员可以清楚地了解到,为了描述的方便和简洁,上述描述的系统可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
在本发明所提供的实施例中,应该理解到,所揭露的系统可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述到的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性、机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,可以采用软件功能单元的形式实现。
需要说明的是,本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory,RAM)等。
以上对本发明所提供的一种双肢血管图像的分割方法及系统进行了详细介绍,本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (12)
1.一种基于CTA图像的双肢血管图像的分割方法,其特征在于,包括:
S01,以初始图层上的确定血管区域为种子区域,向初始图层的第一相邻图层进行区域生长,获得第一相似区域;
S02,以第一相似区域为种子区域,向初始图层的第二相邻图层及初始图层进行区域生长,分别获得第二相似区域以及第三相似区域,第一相邻图层和第二相邻图层位于初始图层的同一侧;
S03,根据第二相似区域在第一相似区域上的正投影与确定血管区域、第三相似区域在第一相似区域上的正投影的交集,从第一相似区域中确定候选血管分支区域;
S04,根据候选血管分支区域,确定出分支血管区域;
以所述分支血管区域为确定血管区域,分支血管区域所在图层为初始图层,重复步骤S01至S04。
2.根据权利要求1所述的分割方法,其特征在于,步骤S03包括:
获得第二相似区域在第一相似区域上的正投影与确定血管区域、第三相似区域在第一相似区域上的正投影的交集区域的个数;
进行阻光度或窗宽窗位的调节,直到第一相似区域分隔为多个子区域,子区域的个数为所述交集区域的个数;
将子区域周围的第一相似区域划分到子区域中,获得扩展子区域;
若扩展子区域中的子区域向初始图层的正投影与确定血管区域存在交集,则将该扩展子区域确定为候选血管分支区域。
3.根据权利要求2所述分割方法,其特征在于,采用二分法进行阻光度或窗宽窗位的调节。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其特征在于,步骤S04包括:
将全部或部分所述候选血管分支区域添加到备选分支区域集合中,部分所述候选血管分支区域为似圆度大于或等于特定值的候选血管分支区域,并对备选分支区域集合中的候选分支区域进行似圆度判断,选择符合血管形状的区域作为分支血管区域,而后,从备选分支区域集合中去除确定出的分支血管区域。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其特征在于,步骤S04包括:
将候选血管分支区域添加到备选分支区域集合中,并从中选择出直径最小的区域作为分支血管区域,而后,从备选分支区域集合中去除该直径最小的区域。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其特征在于,步骤S04包括:
将第二相似区域上与候选血管分支区域对应的区域向确定血管区域进行正投影,选择正投影面积最大的区域所对应的候选血管区域,作为该图层的分支血管区域。
7.基于CTA图像的双肢血管图像的分割系统,其特征在于,包括:
第一相似区域获取单元,用于以初始图层上的确定血管区域为种子区域,向初始图层的第一相邻图层进行区域生长,获得第一相似区域;
第二相似区域获取单元,用于以第一相似区域为种子区域,向初始图层的第二相邻图层及初始图层进行区域生长,分别获得第二相似区域以及第三相似区域,第一相邻图层和第二相邻图层位于初始图层的同一侧;
候选血管分支区域划分单元,用于根据第二相似区域在第一相似区域上的正投影与确定血管区域、第三相似区域在第一相似区域上的正投影的交集,从第一相似区域中确定候选血管分支区域;
分支血管区域确定单元,用于根据候选血管分支区域,确定出分支血管区域;
初始参数设置单元,用于以所述分支血管区域为确定血管区域,分支血管区域所在图层为初始图层。
8.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,候选血管分支区域划分单元包括:
交集区域个数确定单元,用于获得第二相似区域在第一相似区域上的正投影与确定血管区域、第三相似区域在第一相似区域上的正投影的交集区域的个数;
子区域调节单元,用于进行阻光度或窗宽窗位的调节,直到第一相似区域分隔为多个子区域,子区域的个数为所述交集区域的个数;
扩展子区域划分单元,用于将子区域周围的第一相似区域划分到子区域中,获得扩展子区域;
候选血管分支区域确定单元,用于从扩展多个子区域中确定出候选血管分支区域,若扩展子区域中的子区域向初始图层的正投影与确定血管区域存在交集,则将该扩展子区域确定为候选血管分支区域。
9.根据权利要求8所述的系统,其特征在于,采用二分法进行阻光度或窗宽窗位的调节。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的系统,其特征在于,所述分支血管区域确定单元中,将候选血管分支区域添加到备选分支区域集合中,并从中选择出直径最小的区域作为分支血管区域,而后,从备选分支区域集合中去除该直径最小的区域。
11.根据权利要求7-9中任一项所述的系统,其特征在于,所述分支血管区域确定单元中,将全部或部分所述候选血管分支区域添加到备选分支区域集合中,部分所述候选血管分支区域为似圆度大于或等于特定值的候选血管分支区域,并对备选分支区域集合中的候选分支区域进行似圆度判断,选择符合血管形状的区域作为分支血管区域,而后,从备选分支区域集合中去除确定出的分支血管区域。
12.根据权利要求7-9中任一项所述的系统,其特征在于,所述分支血管区域确定单元中,将第二相似区域上与候选血管分支区域对应的区域向确定血管区域进行正投影,选择正投影面积最大的区域所对应的候选血管区域,作为该图层的分支血管区域。
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