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的制作方法
【专利摘要】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。
【专利说明】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
【技术领域】
[0001]本发明属医学电子信息领域，涉及数字图像处理中图像边缘提取技术，具体为一种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。
【背景技术】
[0002]心血管疾病是本世纪人类最大的健康杀手之一，超声无损伤检测是目前最常用的可靠手段。随着人们生活质量以及对自身健康关注度的提高，要求检查心血管状况的病人数量大幅度增加，使得血管影像的一些关键指标采用手工测量这一低效工作越来越繁重。
[0003]参考文献“智能跟踪血管影像分析系统的开发和初步运用研究(Development andApplicat1n of Auto-Tracing Vessel Image Analysis System),昆明医学院学报 2010，
(12):24-28),是本专利申请的发明人早期采用传统技术开发的系统，跟一般图像的边缘检测和自动分析方法一样，每一种边缘检测算子要达到好的出图效果，必须经过以下几步:
[0004]A、滤波:边缘检测主要基于导数计算，但受噪声影响，滤波器在降低噪声的同时也导致边缘强度的损失。
[0005]B、增强:增强算法将邻域中灰度有显著变化的点突出显示，一般通过计算梯度幅值完成。
[0006]C、检测:但在有些图像中梯度幅值较大的并不是边缘点，最简单的边缘检测是梯度幅值阈值判定。
[0007]D、矢量化:能用于实际测量和计算。
[0008]其中最主要的环节边缘检测我们采用Robe外边缘算子。Roberts边缘检测算子是一种利用局部差分算子寻找边缘的算子，基本算法公式为:
[0009]
【权利要求】
1.一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DIC0M3.0格式或AVI格式的图像，或通过DIC0M3.0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:
其中PtlO为扫描起始点，Pt20为终止点，Ptl0.X、Pt20.x、Ptl0.y、Pt20.y分别为点PtlO和Pt20的X方向和Y方向的分量； 其中方向控制参数，向上扫描时为: nix = x+v_vx, n Iy = y+v_vy, n2x = nlx+v_vx, n2x = nly+v_vy ； 向下扫描时为: nix = x+v_wx, nly = y+v_wy, n2x = nlx+v_wx, n2x = nly+v_wy ； (3)进行图像梯度计算、一阶求导或二阶求导处理:
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..扫描结束]，j为一行的范围[0..Scan_ffidth-1] ；y初始值为Pt20.y，对应每个扫描行，x初始值为 Pt20.X ； 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P个像素点，P =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等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，如后边缘点直接连接； 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-l],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Ic(X) — ?^,〔χ)|，\p:(y) - fVL+ω?，if.为第i个上壁边缘点，为第i个下壁边缘点前后搜索点；可选公式是
取值范围约为线段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 ; 按以下表1和表2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； 表1:处理结果输出的基本数据表格式
2.如权利要求1所说的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 P =30。
3.如权利要求1所说的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 σ = 3, τ = 10。
4.如权利要求1所说的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 ε = 3。
5.一种动态超声影像中的血管边缘形态快速自动采集系统，其特征在于包括: DICOM和AVI图像读取模块按步骤SlO执行，完成其中相关处理；处理控制模块用于管理和协调系统中各个模块的运行，控制人机交互模块、图像接收或加载，以及血管边缘形态快速自动采集整个流程的执行；图像展示模块用于显示超声图像，控制动态播放，显示交互操作状态以及控制标记，显示线扫描边缘信息采集的结果；人机交互操作模块用于接受鼠标操作事件，生成和显示目标范围标识图，启动、停止血管边缘数据采集、保存数据；线扫描边缘数据提取模块执行线扫描程序，提取血管边缘数据，检测异常数据并丢弃；内径校正模块用于线扫描获取血管上、下边缘数据后，对上、下壁边缘位置点进行配对校正，使之达到每一配对之间的距离最短；数据存储与接口模块用于将上述检测处理结果数据保存到磁盘文件中，供进一步的数据分析系统使用，同时也支持共享内存方式提供其它数据分析系统直接使用本发明系统的处理结果。
【文档编号】G06T7/00GK104182984SQ201410440903
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年9月1日 优先权日:2014年9月1日
【发明者】郑家亮, 丁云川, 雷晓凌 申请人:云南大学, 昆明市延安医院