CN108198213B - 一种标记管状结构的方法及装置、管状结构的处理终端 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种标记管状结构的方法及装置、管状结构的处理终端，涉及医疗技术领域。一方面，本发明实施例提供的方法包括：首先，提取管状结构图像对应的中心线；然后，根据提取到的管状结构中心线，获取多个中心线段；其次，为每个中心线段分配存储位置；从而，对每个中心线段分别进行区域生长，并将区域生长结果中的指定参数存储到对应的存储位置，以对每个中心线段进行管状结构标记。本发明实施例提供的技术方案能够解决现有技术管状结构标记不准确和标记速度慢的问题。

Description

一种标记管状结构的方法及装置、管状结构的处理终端

【技术领域】

本发明涉及医疗影像技术领域，尤其涉及一种标记管状结构的方法及装置、管状结构的处理终端。

【背景技术】

随着工业活动的日益增多，自然环境的恶化，肺气管疾病、血管疾病的发病率越来越高。人体血管、肺气管等管状结构盘根错节，因此，在疾病诊断中，为了便于医生对患者的血管等对管状结构诊断分析，需要准确的识别标记管状结构。

现有技术中对血管标记的方法通常为利用球形拟合血管交叉处的半径确定血管的切线，然后通过血管的切线对血管交叉处进行截断，从而对截断后的血管进行单独染色；或者，利用垂直于血管交叉处的中心线的截面对血管截断。现有技术中的截断过程中，通过调整切线的方向或截面与血管的重叠比例确定截断的位置。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

现有技术中通过调整切线的方向或截面与血管的重叠比例确定截断的位置时，截断的方向或者位置容易出现偏差，造成最终标记的血管不准确；而对于复杂的结构而言，若要保证截断的准确性，对于获取截断的方向或者位置的算法精度高，算法复杂，又造成血管标记速度慢。

【发明内容】

有鉴于此，本发明实施例提供了一种标记管状结构的方法及装置、管状结构的处理终端，用以解决现有技术管状结构标记不准确和标记速度慢的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种标记管状结构的方法，所述方法包括：

提取管状结构图像对应的中心线；

根据提取到的管状结构中心线，获取多个中心线段；

为每个中心线段分配存储位置；

对每个中心线段分别进行区域生长，并将区域生长结果中的指定参数存储到对应的存储位置，以对每个中心线段对应的管状结构进行标记。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述根据提取到的管状结构中心线，获取多个中心线段包括：

获取所述管状结构中心线的所有交叉点；

获取两个相邻的交叉点之间的中心线段。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述指定参数为区域生长结果中各像素点的位置信息。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述对每个中心线段进行区域生长，并将区域生长结果中的指定参数存储到对应的存储位置包括：

获取每个中心线段中所有像素点，以所述所有像素点作为待生长种子点；

基于所述待生长种子点，对相应的中心线段进行迭代生长；

获取每次迭代生长得到的各个像素点的位置信息，并将各个像素点的位置信息存储到对应的存储位置。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，在所述基于所述待生长种子点，对相应的中心线段进行迭代生长的过程中，每次迭代生长的生长范围为单像素。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，在对所述相应的中心线段进行迭代生长包括：

每个中心线段在完成n次生长之后，其中，n≥1，开始执行n+1次迭代生长之前，判断是否存在满足生长条件的其他像素点；

若判断不存在满足生长条件的其他像素点，结束该中心线段的区域生长；

若判断存在满足生长条件的其他像素点，对该中心线段进行迭代生长。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述方法包括：

判断所述每个中心线段是否都生长完成；

若判断为是时，确定完成管状结构标记；

若判断为否时，对未生长完成的中心线段进行迭代生长，获取每次迭代生长得到的各个像素点的位置信息，并将各个像素点的位置信息存储到对应的存储位置。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述管状结构图像包括血管分割图像或者肺气管分割图像。

再一方面，本发明实施例还提供了一种标记管状结构的装置，所述装置包括：

提取单元，用于提取管状结构图像对应的中心线；

获取单元，用于根据提取到的管状结构中心线，获取多个中心线段；

配置单元，用于为每个中心线段分配存储位置；

处理单元，用于对每个中心线段分别进行区域生长，并将区域生长结果中的指定参数存储到对应的存储位置，以对每个中心线段对应的管状结构进行标记。

另一方面，本发明实施例还提供了一种管状结构的处理终端，所述终端包括处理器以及存储器；所述存储器用于存储指令，所述指令被所述处理器执行时，导致所述终端实现前述任一项所述的方法。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：

本发明实施例提供的技术方案，通过为每个获得到的中心线段分配存储位置，然后，对每个获取到的中心线段进行区域生长，从而能够根据区域生长获取区域生长结果的指定参数，并将区域生长结果的指定参数分别存储到各个中心线段对应的存储位置，以实现对每个中心线对应的管状结构进行标记。相比于现有技术中利用切线或者截面将管状结构截断，以得到若干个管状结构段，从而实现对管状结构进行标记的方案而言，本发明实施例提供的技术方案利用区域生长技术中心线段进行区域生长，将每个中心线段的区域生长结果中的指定参数存储到对应的存储位置，从而实现对管状结构各个部位标记，能够比较快速准确地标记管状结构，操作原理简单，即使对复杂的管状结构也能够快速准确地进行标记。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的一种标记管状结构的方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种标记管状结构的方法的流程示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种标记管状结构的方法的流程示意图；

图4是本发明实施例提供的血管移除应用中的一种显示图像；

图5是本发明实施例提供的一种血管拓扑结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种标记管状结构的装置的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种管状结构的处理终端的结构示意图。

【具体实施方式】

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

本发明实施例给出一种标记管状结构的方法，请参考图1，其为本发明实施例所提供的方法的流程示意图，如图所示，该方法包括以下步骤：

101、提取管状结构图像对应的中心线。

在提取管状结构图像的中心线之前，需要先获取用户输入的管状结构的分割图像，即管状结构图像。其中，管状结构图像包括但不限于血管分割图像或肺气管分割图像等图像或者其他管状结构图像。

具体的，管状结构图像对应的中心线可以基于骨架化算法提取。首先将管状结构图像的原始图像转换成二值图像，然后去除该管状结构的边界像素，剩余的像素点组成的图像即为该管状结构图像对应的中心线。

102、根据提取到的管状结构中心线，获取多个中心线段。

管状结构由主干结构一级一级地分支出错综复杂的多级分支，以人体血管结构为例，血管可以包括主干结构的一级血管、由主干结构分支出的二级血管、由二级血管结构分支出的三级血管，以此类推，血管结构是由上一级血管S_i-1分支出的i级血管S_i的多级管状结构构成，i为大于等于2的整数。

基于管状结构的这种错综复杂的多级分支结构的特点，可以利用分支结构的交叉点(分支的交点)将错综复杂的管状结构进行细化分类，具体地，执行主体对提取到的管状结构中心线进行分析处理，从而获取管状结构中心线的所有交叉点，然后，根据得到的交叉点，获取两个相邻的交叉点之间的中心线段。

103、为每个中心线段分配存储位置。

104、对每个中心线段分别进行区域生长，并将区域生长结果中的指定参数存储到对应的存储位置，以对每个中心线段对应的管状结构进行标记。

通过对每个中心线段进行区域生长，从而得到不同的管状段，然后，获取各个中心线段生长结果中的指定参数，即各个管状段对应的指定参数，将这些指定参数存储到对应的存储位置，从而利用管状段的指定参数与对应存储位置之间的关系，通过对应的存储位置实现对每个中心线段对应的管状结构的标记。其中，指定参数为区域生长结果中各像素点的位置信息。

本发明实施例提供的技术方案，通过为每个获得到的中心线段分配存储位置，然后，对每个获取到的中心线段进行区域生长，从而能够根据区域生长获取区域生长结果的指定参数，并将区域生长结果的指定参数分别存储到各个中心线段对应的存储位置，以实现对每个中心线对应的管状结构进行标记。相比于现有技术中利用切线或者截面将管状结构截断，以得到若干个管状结构段，从而实现对管状结构进行标记的方案而言，本发明实施例提供的技术方案利用区域生长技术中心线段进行区域生长，将每个中心线段的区域生长结果中的指定参数存储到对应的存储位置，从而实现对管状结构各个部位标记，能够比较快速准确地标记管状结构，操作原理简单，即使对复杂的管状结构也能够快速准确地进行标记。

进一步地，针对步骤104对每个中心线段进行区域生长，并将区域生长结果中的指定参数存储到对应的存储的实现，本发明实施例提供了一种实现方法，该方法的流程图如图2所示，步骤104具体包括：

1041、获取每个中心线段中所有像素点，以所有像素点作为待生长种子点。

1042、基于该待生长种子点，对相应的中心线段进行迭代生长。

具体地，由于管状结构由主干结构一级一级地分支出错综复杂的多级分支，管状结构的不同级别的分支结构也就粗细不同。可以理解的是，在对相应中心线段进行迭代生长时，不同粗细的管状结构生长完成的时刻也就不同。因此，为了进行迭代过程中加快生长的速度，当较细的管状结构判断生长完成时，在后续迭代过程中可终止其生长。因此，在对相应的中心线段进行迭代生长过程中，完成n次生长之后，其中，n≥1，开始执行n+1次迭代生长之前，判断是否存在满足生长条件的其他像素点，若判断不存在满足生长条件的其他像素点，结束该中心线段的区域生长；若判断存在满足生长条件的其他像素点，对该中心线段进行迭代生长。

1043、获取每次迭代生长得到的各个像素点的位置信息，并将各个像素点的位置信息存储到对应的存储位置。

获取每次迭代生长得到的各个像素点的位置信息，然后，将这些位置信息存储到对应的存储位置，从而实现对管状结构的标记，当需要使用哪段管状段时，仅需通过访问该管状段对应的存储位置中存储的位置信息即可准确的获取到该管状段。

进一步地，在进行迭代生长过程中，为了在交叉处得到比较好的均匀的标记效果，本发明实施例提供的技术方案在基于待生长种子点，对相应的中心线段进行迭代生长的过程中，可以通过设置种子点每次迭代生长的生长范围来控制区域生长得到的生长结果在交叉处比较均匀。优选地是，每次迭代生长的生长范围为单像素。

具体地，假设一个血管结构可以提取出10个中心线段，在对每个中心线段进行区域生长时，首先分别获取这10个中心线段对应的像素点，然后基于这些像素点进行迭代生长，在第一次迭代生长开始前，先判断管状结构图像中是否存在与每个中心线段对应的满足生长条件的其他像素点，若判断每个中心线段都有对应的满足生长条件的其他像素点，分别以每个中心线段对应的点作为待生长种子点向对应的中心线段周围生长一个像素点；然后，每个中心线段在开始第二次迭代生长之前，判断是否存在满足生长条件的其他像素点，若判断10个中心线段都存在可生长的像素点，则以每个中心线段第一次迭代生长之后得到的像素点作为第二次迭代生长的种子点，进行第二次迭代生长，向对应的中心线段周围再生长一个像素点；然后，每个中心线段在开始第三次迭代生长之前，判断是否存在满足生长条件的其他像素点，若判断管状结构图像中不存在与中心线段5对应的可生长像素点，而存在与其他中心线段对应的可生长像素点，则结束中心线段5的区域生长，而对其他中心线段继续进行第三次迭代生长，以此类推，直到这10个中心线段都完成区域生长。

需要说明的是，每个中心线段每次迭代生长时都向外生长一个像素点，可以有效避免由于每次迭代生长范围过大，造成在迭代生过程中，中心线段的对应的可生长像素点被与其临近的中心线段占用，从而导致在交叉处分配不均的结果。

进一步地，为了能够在管状结构都被标记完成时，结束生长，以节省时间。会在管状结构标记的过程中对是否标记完进行判断，基于此，本发明实施例提供了另一种标记管状结构的方法，该方法的流程示意图如图3所示，该方法包括：

105、判断每个中心线段是否都生长完成。若判断为是，结束管状结构标记；若判断为否，对未生长完成的中心线段进行迭代生长，继续执行步骤1042。

需要说明的是，管状结构图像是由有限个像素点构成的，因此，通过确定管状结构图像中是否还存在未生长的管状结构的像素点，从而确定每个中心线段是否都生长完成，进而确定是否对管状结构是否都以进行标记。

具体地，当判断为管状结构图像中的所有像素点都生长完成时，则确定完成管状结构标记；而若判断为否时，即判断为管状结构图像中的存在还未进行迭代生长的像素点时，则继续执行迭代生长，对该管状结构继续进行标记，即对所述管状结构图像中未生长像素点进行迭代生长，获取迭代生长得到的各个像素点的位置信息，并将各个像素点的位置信息存储到对应的存储位置。

下面举例说明采用本发明提供的方法在不同场景下的应用。具体的，以血管移除和获取血管系统支的两个应用为例，具体说明管状结构标记的使用过程中。

如图4所示，图4为血管移除应用中的一种显示图像。在血管移除应用中，用户通过3D绘制视图、体绘制视图或者2D MPR(Multi-Planner Reformation，多平面重建)视图上选择一个交互点或者交互线，终端的执行主体根据血管标记的结果确定用户选择的交互点或者交互线对应的存储位置，然后，执行主体访问对应的存储位置，从而获取到与该用户选择的交互点或者交互线相关的指定参数，根据这些指定参数将相应的血管段高亮显示，从而便于用户删除高亮显示的血管段(图4中的椭圆圈出的部分为高亮显示的血管段)。

如图5所示，图5为选中血管及其子枝的示意图。在获取血管系统支应用中，用户输入一个起始点，执行主体根据该起始点获取到以该起始点为根节点的血管中心线拓扑结构，然后执行主体再根据血管标记的结果确定该血管中心线拓扑结构中每个血管中心线对应的存储位置，执行主体访问这些存储位置，获取这些存储位置中存储的参数，建立以该起始点为根节点的血管拓扑结构，从而利用得到的拓扑图进行血管流域分析等。

需要说明的是，一般执行主体比较容易获取到血管的中心线，血管的这种拓扑结构只能在分析中心线的时候比较容易得到。因此，基于此，结合本发明实施例中提供的血管标记方法，执行主体根据每一段中心线，结合本发明的血管标记方法，获取到每一段中心线所对应的血管段是哪些像素，从而建立起整个血管结构的这个拓扑结构，从而实现当选中某一个父血管段时，连接该父血管段的子血管段也能选中。

需要说明的是，本发明实施例中所涉及的终端可以包括但不限于个人计算机(Personal Computer，PC)、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、无线手持设备、平板电脑(Tablet Computer)、手机等。

需要说明的是，上述方法的执行主体可以为标记管状结构的装置，该装置可以位于本地终端的应用，或者还可以为位于本地终端的应用中的插件或软件开发工具包(Software Development Kit，SDK)等功能单元，本发明实施例对此不进行特别限定。

可以理解的是，所述应用可以是安装在终端上的应用程序(nativeApp)，或者还可以是终端上的浏览器的一个网页程序(webApp)，本发明实施例对此不进行限定。

本发明实施例进一步给出实现上述方法实施例中各步骤及方法的装置实施例。

请参考图6，其为本发明实施例所提供的装置的功能方块图。如图所示，该装置包括：

提取单元21，用于提取管状结构图像对应的中心线。

获取单元22，用于根据提取到的管状结构中心线，获取多个中心线段。

配置单元23，用于为每个中心线段分配存储位置。

处理单元24，用于对每个中心线段分别进行区域生长，并将区域生长结果中的指定参数存储到对应的存储位置，以对每个中心线段对应的管状结构进行标记。

由于本实施例中的各单元能够执行前述提供的标记管状结构的方法，本实施例未详细描述的部分，可参考对标记管状结构的方法的相关说明。

本发明实施例提供的技术方案，通过为每个获得到的中心线段分配存储位置，然后，对每个获取到的中心线段进行区域生长，从而能够根据区域生长获取区域生长结果的指定参数，并将区域生长结果的指定参数分别存储到各个中心线段对应的存储位置，以实现对每个中心线对应的管状结构进行标记。相比于现有技术中利用切线或者截面将管状结构截断，以得到若干个管状结构段，从而实现对管状结构进行标记的方案而言，本发明实施例提供的技术方案利用区域生长技术中心线段进行区域生长，将每个中心线段的区域生长结果中的指定参数存储到对应的存储位置，从而实现对管状结构各个部位标记，能够比较快速准确地标记管状结构，操作原理简单，即使对复杂的管状结构也能够快速准确地进行标记。

本发明实施例还提供了一种管状结构的处理终端，其结构示意图如图7所示，终端包括处理器31以及存储器32；存储器32用于存储指令，指令被处理器31执行时，导致终端实现前述任一项所述的方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述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者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不是物理上分开的，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，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机装置(可以是个人计算机，服务器，或者网络装置等)或处理器(Processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种标记管状结构的方法，其特征在于，所述方法包括：

提取管状结构图像对应的中心线；

根据提取到的管状结构中心线，获取多个中心线段；

为每个中心线段分配存储位置；

对每个中心线段分别进行区域生长，并将区域生长结果中的指定参数存储到对应的存储位置，以对每个中心线段对应的管状结构进行标记；

所述指定参数为区域生长结果中各像素点的位置信息；

所述对每个中心线段进行区域生长，并将区域生长结果中的指定参数存储到对应的存储位置包括：

获取每个中心线段中所有像素点，以所述所有像素点作为待生长种子点；

基于所述待生长种子点，对相应的中心线段进行迭代生长；

获取每次迭代生长得到的各个像素点的位置信息，并将各个像素点的位置信息存储到对应的存储位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据提取到的管状结构中心线，获取多个中心线段包括：

获取所述管状结构中心线的所有交叉点；

获取两个相邻的交叉点之间的中心线段。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述基于所述待生长种子点，对相应的中心线段进行迭代生长的过程中，每次迭代生长的生长范围为单像素。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述相应的中心线段进行迭代生长包括：

每个中心线段在完成n次生长之后，其中，n≥1，开始执行n+1次迭代生长之前，判断该中心线段是否存在满足生长条件的其他像素点；

若判断不存在满足生长条件的其他像素点，结束该中心线段的区域生长；

若判断存在满足生长条件的其他像素点，对该中心线段进行迭代生长。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

判断所述每个中心线段是否都生长完成；

若判断为是时，确定完成管状结构标记；

若判断为否时，对未生长完成的中心线段进行迭代生长，获取每次迭代生长得到的各个像素点的位置信息，并将各个像素点的位置信息存储到对应的存储位置。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述管状结构图像包括血管分割图像或者肺气管分割图像。

7.一种标记管状结构的装置，其特征在于，所述装置包括：

提取单元，用于提取管状结构图像对应的中心线；

获取单元，用于根据提取到的管状结构中心线，获取多个中心线段；

配置单元，用于为每个中心线段分配存储位置；

处理单元，用于对每个中心线段分别进行区域生长，并将区域生长结果中的指定参数存储到对应的存储位置，以对每个中心线段对应的管状结构进行标记，所述指定参数为区域生长结果中各像素点的位置信息；

所述处理单元具体用于获取每个中心线段中所有像素点，以所述所有像素点作为待生长种子点；基于所述待生长种子点，对相应的中心线段进行迭代生长；获取每次迭代生长得到的各个像素点的位置信息，并将各个像素点的位置信息存储到对应的存储位置。

8.一种管状结构的处理终端，其特征在于，所述终端包括处理器以及存储器；所述存储器用于存储指令，所述指令被所述处理器执行时，导致所述终端实现如权利要求1-6任一项所述的方法。

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