素 点所对应的值呈现中心高亮、向周围逐渐对称降低，直至球面处接近于〇的趋势。调和因子 选择复指调和函数的实部特征，而没有考虑虚部及幅值特征的原因是，实部特征可看作为 一个余弦函数，该函数的形态特征是轴对称，峰值出现在对称轴上，并向两侧对称递减，符 合管状这种几何结构特征。
[0033] 本方法中的径向空间响应频率匕选取规则是，使余弦函数的周期稍小于滤波器 模板的尺度，这样将高斯因子与调和因子（余弦函数）相乘，其滤波器模板中与余弦函数
(T是周期）对应的元素是相对较高的正值，滤波器模板中与余弦函数
:τ是周期）对应的元素是相对较低的负值，即相当于提高血管区域元素的权重、抑 制血管周围区域元素的权重，这与实际中包含血管的CTA/MRA区域是相符的，给予高灰度 值血管区域中的体素更高的正权值，相反的，给予稍低灰度值的血管周围区域更低的负权 值，以使血管和非血管区域间的对比度更大，达到增强血管区域，抑制血管周围背景区域的 目的。
[0034] 另外，对卷积模板Iiu (X]，y]，Ζ])进行归零处理的原因是，可以使滤波器在相对平坦 区域的响应值更接近于0,达到对背景区域抑制的目的。
[0035] 在本发明中，考虑到实际中的血管直径是各不相同的，比如说肾脏、心脏、腿部等 区域的动脉都是大直径的，静脉的直径相对于动脉来讲，直径相对小些，而叶脉的直径就更 小了，这样的话，一种尺度的滤波器是不能满足实际需求的；并且，实际中的血管整体类似 一棵树，方向并不是单一的，会在相对较小的区域内，出现分叉，有的地方，甚至会出现螺旋 状，比如脑部的血管，这样的话，一种方向的滤波器同样是不能满足实际需求的。因此，本方 法考虑了尺度和方向，致力于构建一个多尺度多方向的滤波器组来满足对直径、方向各异 的血管增强的目的。
[0036] 本发明通过旋转（Χ]，7]，Ζ])生成旋转坐标（X' 1]>y' 1]>Z' d，使得调和因 子中母线方向是依赖方向角（Ct1, P1)的，母线方向决定了滤波器的长轴方向，母线也是 srl] (x]，y]，z])中余弦函数的对称轴；由于调和因子和余弦函数的对称性，使得滤波器模板 中任意一个垂直于长轴方向的平面，调和因子的元素值是以与长主轴的交点为中心，向周 围对称递减，模板边界处元素值接近-1。
[0037] 本发明通过设置不同尺度的滤波器模板，以增强不同直径的血管；基于步骤（2) 中滤波器函数形式，应在不同尺度的滤波器模板中内切一个高斯球，但是考虑到在一个正 方体中精确地内切一个球体，在实施上是具有一定困难，鉴于生成高斯球的函数实质上是 三维标准正态分布的联合概率密度函数，以及真正决定一体素的周围参与其加权和的有效 大小的因素是高斯标准差，因此本方法决定寻找联系滤波器尺度与高斯函数标准差之间的 正比例因子，只要使足够多的体素落在该尺度下的滤波器模板内并且该模板的边界所对应 的高斯因子值足够接近于〇即可。
[0038] 基于步骤⑵构造出的滤波器，其参数比较多，包括滤波器的尺度m,、高斯标准差 σ ,、径向空间频率匕和方向（a D P1);发明人通过研究神经生理学相关的知识，发现人类 视觉大脑皮层细胞对指定的物体有着对应的半幅值响应空频带宽B ;并且径向空间频率Fj 和高斯标准差σ 通常有着如下关系：
因此，发明人通过研究各参 数间的关系及结合人工模拟数据加以验证，为添加造影剂的血管找出其对应的半幅值响应 空频带宽Β，成功将参数由四个减少到两个。
[0039] 在方向给定的前提下，不同尺度滤波器各参数间的对应关系如下：
[0040] 表1 :参数表
[0041]
[0042] 经在人工模拟数据上的试验，发现两种方法得到的高斯标准差对最终响应图像， 基本没有差别，以及从在肾脏CTA数据上的尝试结果来看，本发明成功地找到，添加造影剂 的血管所对应的半幅值响应空频带宽B = 5,进而也从理论和实践的角度上，验证了径向空 间频率F的选取规则和滤波器尺度与高斯标准差间正比例因子ratio = 2. 5的合理性和最 优性。
[0043] 基于上述分析，我们给出两种参数限定方案以减少参数的个数：
[0044] A.所述滤波器的径向空间频率Fj与滤波器的尺度Hi j之间存在如下关系
所述滤波器的尺度Hij与高斯标准差〇 j之间存在如下关系
ratio 取值为2. 5 ;
[0045] B.所述滤波器的径向空间频率Fj与滤波器的尺度11^之间存在如下关系
所述滤波器的径向空间频率F,与高斯标准差〇 ,之间存在如下关系
B为添加造影剂的血管的半幅值响应空频带宽，且B的取值为5。
[0046] 上述两种参数限定方案看似不同，但是通过在试验数据上的实验，验证了他们之 间存在一定的相似或相关性，可以认为达到了一种殊途同归的效果。
[0047] 有益效果：本发明提供的医学图像三维血管显示增强方法，构造出一组多尺度、多 方向的类似管状的滤波器模板，使获取的CTA/MRA图像经该滤波器模板组空间滤波后，不 仅能良好地增强血管区域，还能够保留微小的血管结构，更好地抑制背景区域与噪声，使各 种血管更加清晰地显示；本方法直接从3D血管的结构特征入手，设计出了一个管状结构的 血管滤波器，其通用性比较强，不再局限于人体某部位的血管，几乎适合于各种血管，只需 要根据每部分血管的直径和方向复杂度来调用相应的滤波器即可；本方法相比较其它的方 法，不再是将3D血管看成2D切片的叠加，其充分考虑了 3D空间的特性，使其增强效果更加 显著，甚至只通过简单的基于MIP的直接体绘制技术和窗技术就可以达到很好地可视化效 果。
【附图说明】
[0048] 图1为本发明的实现流程图；
[0049] 图2为本发明的滤波器设计流程图；
[0050] 图3 (a)为符合血管亮度值分布的人工模拟数据；
[0051] 图3(b)人工模拟数据经本方法中的滤波器组增强后的效果图；
[0052] 图4为人工合成数据经本方法中的滤波器组增强后及区域增长后的效果图；
[0053] 图5为人工合成数据添加不同程度噪声后的示例图；
[0054] 图6为含有噪声的人工合成数据经本方法中滤波器组增强后的效果图；
[0055] 图7为右肾脏CTA图像经阈值和本方法中滤波器组滤波后的结果示例；
[0056] 图8为左肾脏CTA图像经阈值和本方法中滤波器组滤波后的结果示例；
[0057] 图9为脑部MRA图像经阈值和本方法中滤波器组滤波后的结果示例。
【具体实施方式】
[0058] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0059] 如图1所示为一种医学图像三维血管显示增强方法，首先是从人体3D血管的形状 特征入手，设计出一个符合血管管状特征的滤波函数，并确定径向空间频率的选取规则，使 在任意尺度的滤波器模板中，形成一个处于中心位置的高亮管状结构；然后是通过调节尺 度，生成不同直径的管状结构，同时通过对3D坐标进行旋转，生成母线沿着不同方向的滤 波器；最后是通过研究神经生理学相关的知识，找到添加造影剂的血管所对应的半幅值响 应空频带宽B，将方向和尺度均可调的滤波器组的参数自由度降到2,即方向和尺度。这样， 利用构造好的滤波器组与读入的CTA/MRA数据（必要时要经过一些预处理）进行空间卷 积，并将每个滤波器输出的响应图像进行融合，以得到最终血管增强图像。
[0060] 下面结合一个实施例对