動態超聲影像中的血管邊緣形態快速自動採集方法及系統的製作方法
2023-12-08 00:40:16 1
動態超聲影像中的血管邊緣形態快速自動採集方法及系統的製作方法
【專利摘要】動態超聲影像中的血管邊緣形態快速自動採集方法及系統，屬醫學電子信息領域。本發明主要包括線掃描方式的超聲圖像中的血管邊緣矢量數據的提取，血管內徑計算與修正。其處理過程將傳統邊緣檢測中圖像預處理、邊緣檢測、矢量化等複雜的數學運算轉換為一種簡單的基於數值加減法運行的檢測方法。相對傳統方法，本發明的方法及系統處理速度提高數倍甚至10倍以上，在每秒20幀或更高的血管超聲動態檢測中可以滿足實時檢測處理需要；經過有限的實驗，處理結果的數據質量滿足後期分析、診斷參考的要求。
【專利說明】動態超聲影像中的血管邊緣形態快速自動採集方法及系統
【技術領域】
[0001]本發明屬醫學電子信息領域，涉及數字圖像處理中圖像邊緣提取技術，具體為一種動態超聲影像中的血管邊緣形態快速自動採集方法及系統。
【背景技術】
[0002]心血管疾病是本世紀人類最大的健康殺手之一，超聲無損傷檢測是目前最常用的可靠手段。隨著人們生活質量以及對自身健康關注度的提高，要求檢查心血管狀況的病人數量大幅度增加，使得血管影像的一些關鍵指標採用手工測量這一低效工作越來越繁重。
[0003]參考文獻「智能跟蹤血管影像分析系統的開發和初步運用研究(Development andApplicat1n of Auto-Tracing Vessel Image Analysis System),昆明醫學院學報 2010，
(12):24-28),是本專利申請的發明人早期採用傳統技術開發的系統，跟一般圖像的邊緣檢測和自動分析方法一樣，每一種邊緣檢測算子要達到好的出圖效果，必須經過以下幾步:
[0004]A、濾波:邊緣檢測主要基於導數計算，但受噪聲影響，濾波器在降低噪聲的同時也導致邊緣強度的損失。
[0005]B、增強:增強算法將鄰域中灰度有顯著變化的點突出顯示，一般通過計算梯度幅值完成。
[0006]C、檢測:但在有些圖像中梯度幅值較大的並不是邊緣點，最簡單的邊緣檢測是梯度幅值閾值判定。
[0007]D、矢量化:能用於實際測量和計算。
[0008]其中最主要的環節邊緣檢測我們採用Robe外邊緣算子。Roberts邊緣檢測算子是一種利用局部差分算子尋找邊緣的算子，基本算法公式為:
[0009]
【權利要求】
1.一種動態超聲影像中的血管邊緣形態快速自動採集方法，其特徵在於至少包括以下步驟: (1)打開DIC0M3.0格式或AVI格式的圖像，或通過DIC0M3.0傳輸協議接收從超聲儀器上發送來的圖像，畫一條線標記分析處理範圍； (2)按下列公式和方法進行線掃描範圍及方向控制矢量計算:
其中PtlO為掃描起始點，Pt20為終止點，Ptl0.X、Pt20.x、Ptl0.y、Pt20.y分別為點PtlO和Pt20的X方向和Y方向的分量； 其中方向控制參數，向上掃描時為: nix = x+v_vx, n Iy = y+v_vy, n2x = nlx+v_vx, n2x = nly+v_vy ； 向下掃描時為: nix = x+v_wx, nly = y+v_wy, n2x = nlx+v_wx, n2x = nly+v_wy ； (3)進行圖像梯度計算、一階求導或二階求導處理:
其中V為圖像像素灰階值，範圍是0~255。運行範圍i為掃描行控制，值為[0..掃描結束]，j為一行的範圍[0..Scan_ffidth-1] ；y初始值為Pt20.y，對應每個掃描行，x初始值為 Pt20.X ； 線掃描血管邊緣識別時，掃描範圍要超過最遠處的血管外模邊緣的P個像素點，P =10~50，判斷方法是找掃描範圍內的最大值，處理方法為連續上升、然後保持、再上升、再保持；第一個上升沿就確定為血管邊緣，在掃描範圍內又發現更大的梯度變化，就以新發現的邊緣為準； (4)通過上述步驟找到掃描範圍內的上、下血管邊緣點，然後對超聲圖像中的噪聲等引起的邊緣誤判進行處理:設定以血管邊緣方向前後各σ個點作為參考，σ = 3-10 ;設定若血管邊緣方向的連續差值大於τ時，τ = 10~20，判定為誤差點，將之丟棄，少量誤差點丟棄後，如後邊緣點直接連接； 對線掃描採集到的上、下邊緣點進行配對關係校正，血管上壁採集的數據位置保持不變，i = [0..Scan_Width-l],每個上壁邊緣點找下壁邊緣配對點，配對原則是以一個上邊緣點為參考配對基點，下邊緣與之配對的點是下邊緣所有位置中與參考配對基點最近的點，距離比較公式為Ic(X) — ?^,〔χ)|，\p:(y) - fVL+ω?，if.為第i個上壁邊緣點，為第i個下壁邊緣點前後搜索點；可選公式是
取值範圍約為線段L704/5，另一個結束一個方向的最近距離點搜索的條件是設定邊緣ε個點距離比較時都比上一個點大，ε = 3~5 ; 按以下表1和表2指定的格式、輸出從動態超聲影像各幀中採集到的血管邊緣位置數據以及各位置橫切面線數據，同時在計算機顯示器上與圖像合成展現出來，並顯示最大內徑、最小內徑以及動態變化曲線； 表1:處理結果輸出的基本數據表格式
2.如權利要求1所說的動態超聲影像中的血管邊緣形態快速自動採集方法，其特徵在於 P =30。
3.如權利要求1所說的動態超聲影像中的血管邊緣形態快速自動採集方法，其特徵在於 σ = 3, τ = 10。
4.如權利要求1所說的動態超聲影像中的血管邊緣形態快速自動採集方法，其特徵在於 ε = 3。
5.一種動態超聲影像中的血管邊緣形態快速自動採集系統，其特徵在於包括: DICOM和AVI圖像讀取模塊按步驟SlO執行，完成其中相關處理；處理控制模塊用於管理和協調系統中各個模塊的運行，控制人機互動模塊、圖像接收或加載，以及血管邊緣形態快速自動採集整個流程的執行；圖像展示模塊用於顯示超聲圖像，控制動態播放，顯示交互操作狀態以及控制標記，顯示線掃描邊緣信息採集的結果；人機互動操作模塊用於接受滑鼠操作事件，生成和顯示目標範圍標識圖，啟動、停止血管邊緣數據採集、保存數據；線掃描邊緣數據提取模塊執行線掃描程序，提取血管邊緣數據，檢測異常數據並丟棄；內徑校正模塊用於線掃描獲取血管上、下邊緣數據後，對上、下壁邊緣位置點進行配對校正，使之達到每一配對之間的距離最短；數據存儲與接口模塊用於將上述檢測處理結果數據保存到磁碟文件中，供進一步的數據分析系統使用，同時也支持共享內存方式提供其它數據分析系統直接使用本發明系統的處理結果。
【文檔編號】G06T7/00GK104182984SQ201410440903
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年9月1日 優先權日:2014年9月1日
【發明者】鄭家亮, 丁雲川, 雷曉凌 申請人:雲南大學, 昆明市延安醫院