钙化斑块及其声影的超声图像提取系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及生物信息技术领域，特别是涉及一种钙化斑块及其声影的超声图像提 取系统。
【背景技术】
[0002] 心脑血管疾病已成为人类健康的头号杀手。动脉粥样硬化及其并发症引起心脑血 管疾病的常见原因。钙化斑块的大小与形状是临床诊断中衡量动脉粥样硬化程度的重要指 标。
[0003] 为了方便获知钙化斑块的位置信息，常通过超声检查进行拍摄图像。传统的 提取钙化斑块图像的方法是通过人工观察，由富有经验的医生在拍摄的血管内超声 (Intravascular ultrasound, IVUS)图像中判断出钙化斑块的位置和大小。由于为同一个 病人拍摄的血管内超声图像经常包含上千幅图像，因而由医生人工观察的方法不但耗时， 而且重复性差，容易受到医生经验和主观因素的影响。
【发明内容】
[0004] 基于此，有必要由人工从血管内超声图像中判断出钙化斑块的位置效率低的问 题，提供一种钙化斑块及其声影的超声图像提取系统。
[0005] -种钙化斑块及其声影的超声图像提取系统，所述系统包括：
[0006] 血管内超声图像获取模块，用于获取血管内超声图像；
[0007] 感兴趣区域确定模块，用于根据所述血管内超声图像确定包含血管组织图像的感 兴趣区域；
[0008] 第一图像获取模块，用于以所述感兴趣区域的中心像素为直角坐标系的坐标原 点，将所述感兴趣区域变换到极坐标系下，获得第一图像；
[0009] 第一区域获取模块，用于根据所述第一图像判断包括钙化斑块和声影的图像的区 域作为第一区域；
[0010] 提取模块，用于根据所述第一区域提取钙化斑块及其声影的图像。
[0011] 上述钙化斑块及其声影的超声图像提取系统，在血管内超声图像中确定包含血管 组织图像的感兴趣区域Inl后，将感兴趣区域Inl变换到极坐标系下，获得第一图像I。再 将第一图像I中判断为包括钙化斑块和声影的图像的第一区域R mrf，从第一区域Rmrf中提出 钙化斑块图像和钙化斑块的声影图像。实现了钙化斑块图像及钙化斑块的声影图像的自动 提取，极大地提高了提取钙化斑块及其声影的图像的效率。
【附图说明】
[0012] 图1为一个实施例中钙化斑块及其声影的图像提取方法的流程示意图；
[0013] 图2为一个实施例中获取第二图像的步骤的流程示意图；
[0014] 图3为一个实施例中根据所述第一图像I判断包括钙化斑块和声影的图像的区域 作为第一区域的步骤的流程示意图；
[0015] 图4为一个实施例中提取第一图像中每列的特征的步骤的流程示意图；
[0016] 图5为一个实施例中根据所述第一图像I中每列的特征将所述第一图像I中的各 列分为含有钙化斑块和声影的图像的列以及不含有钙化斑块和声影的图像的列两类的步 骤的流程示意图；
[0017] 图6为一个实施例中根据第一区域提取钙化斑块及其声影的图像的步骤的流程 示意图；
[0018] 图7为一个实施例中根据过滤后的第三区域提取声影图像所在的区域的步骤的 流程示意图；
[0019] 图8为一个实施例中钙化斑块及其声影的超声图像提取系统的结构框图；
[0020] 图9为另一个实施例中钙化斑块及其声影的超声图像提取系统的结构框图；
[0021] 图10为图9中一个实施例的聚类模块的结构框图；
[0022] 图11为图10中一个实施例的参数求解模块的结构框图；
[0023] 图12为图9中一个实施例的特征提取模块的结构框图；
[0024] 图13为图9中一个实施例的分类模块的结构框图；
[0025] 图14为图13中一个实施例的置信计算模块的结构框图；
[0026] 图15为图9中一个实施例的提取模块的结构框图；
[0027] 图16为图15中一个实施例的提取执行模块的结构框图；
[0028] 图17为一个实施例中的血管内超声图像；
[0029] 图18为Iv实施例中在血管内超声图像中确定感兴趣区域的不意图；
[0030] 图19为一个实施例中对感兴趣区域中的像素进行聚类获得聚类图像；
[0031] 图20为一个实施例中在第一图像中确定最大值线的示意图；
[0032] 图21为一个实施例中以聚类图像的中心像素为直角坐标系的坐标原点，将聚类 图像变换到极坐标系，获得的第二图像；
[0033] 图22为一个实施例中马尔可夫随机场的概率图模型的示意图；
[0034] 图23为一个实施例中在第三图像中确定的属于第二区域的像素设为1，不属于第 二区域的像素的灰度值设为〇的示意图；
[0035] 图24为一个实施例中第一图像每列对应的置信的示意图；
[0036] 图25为一个实施例中将第一图像中的各列分为含有钙化斑块和声影图像的列和 不含有钙化斑块和声影图像的列两类后，第一图像每列对应的置信的示意图；
[0037] 图26为一个实施例中一个第三区域的示意图；
[0038] 图27为一个实施例中在第一图像中提取的钙化斑块及其声影的图像的示意图；
[0039] 图28为一个实施例中将第一图像转化到直角坐标系下后，提取的钙化斑块及其 声影的图像的边界。
【具体实施方式】
[0040] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0041] 如图1所示，在一个实施例中提供了一种钙化斑块及其声影的图像提取方法，包 括：
[0042] 步骤102,获取血管内超声图像。
[0043] 血管内超声是将无创性的超声技术和有创性的心导管技术相结合，对心血管病变 进行探测的一种方法。通过心导管将微型化的超声探头插入心血管腔内进行探测，再经电 子成像系统可形成血管内超声图像，可表示心血管断面的形态和血流图形，如图17所示。
[0044] 步骤104,根据所述血管内超声图像确定包含血管组织图像的感兴趣区域Ini。
[0045] 在血管内超声图像中，感兴趣区域Inl为包括超声图像中血管内组织的所有信息 的大致为圆形的区域。血管内超声图像中感兴趣区域Inl之外的区域不包含有效信息，剔 除这部分无效区域，可避免干扰。在血管内超声图像中，该感兴趣区域Inl为一圆形区域， 如图18所示，圆形1801内的区域就是感兴趣区域Ini。
[0046] 步骤106,以所述感兴趣区域Inl的中心像素为直角坐标系的坐标原点，将所述感 兴趣区域Inl变换到极坐标系下，获得第一图像I。
[0047] 以感兴趣区域Inl的中心像素为直角坐标原点，将圆形的感兴趣区域Inl从直角 坐标系变换到极坐标系，得到矩形的第一图像I，如图20所示。令H表示第一图像I的行 数，W表示第一图像I的列数。
[0048] 步骤108,根据所述第一图像I判断包括钙化斑块和声影的图像的区域作为第一 区域Rmrf。
[0049] 第一图像I是矩形图像，可通过扫描第一图像I的每一列，通过先验知识判断第一 图像I每一列中是否含有钙化斑块图像和钙化斑块的声影图像，从而初步判断出包括钙化 斑块和声影的图像的第一区域R- = 卜其中f / eR?:/+.表示第i个第一 区域，Nmrt表示第一区域在第一图像I中的个数，Nmrf可以等于1。需要说明的是，这里所说 的图像的一列含有钙化斑块图像和钙化斑块的声影图像，是指该列包含钙化斑块和声影的 一部分图像。
[0050] 由于声影是因钙化斑块阻挡超声信号，从而在血管内超声图像上形成的在钙化斑 块后端留下的阴影，因此在感兴趣区域Inl中，包含钙化斑块与其对应的声影的区域大致 为一扇形区域。而在极坐标系下的第一图像I中，该扇形区域对应矩形的第一区域R mrf，根 据矩形的第一区域Rmrf判断是否包含钙化斑块及其声影的图像，与根据扇形区域判断相比， 可以降低计算复杂度。
[0051] 步骤110,根据第一区域Rmrf提取钙化斑块及其声影的图像。
[0052] 确定了包含带声影的钙化斑块图像的第一区域Rmrf后，可使用边缘检测从第一区 域R mrf中提出钙化斑块图像和钙化斑块的声影图像。
[0053] 上述钙化斑块及其声影的图像提取方法，在血管内超声图像中确定包含血管组织 图像的感兴趣区域Inl后，将感兴趣区域Inl变换到极坐标系下，获得第一图像I。再将第 一图像I中判断为包括钙化斑块和声影的图像的第一区域R mrf，从第一区域Rmrf中提出钙化 斑块图像和钙化斑块的声影图像。实现了钙化斑块图像及钙化斑块的声影图像的自动提 取，极大地提高了提取钙化斑块及其声影的图像的效率。
[0054] 如图2所示，在一个实施例中，该钙化斑块及其声影的图像提取方法还包括获取 第二图像Ik的步骤，包括：
[0055] 步骤202,对所述感兴趣区域Inl的像素进行聚类。
[0056] 对感兴趣区域Inl的像素聚类的数学本质是为了数据降维。因为在原始数据中， 灰度值的灰度范围是0-255,换成2进制码就是8位00000000 - 111 111 11，而聚类之后得到 了 K类，这个K通常很小，然后换成2进制码后就是〈8位，实际上相当于对原始灰度数据进 行了压缩，提取了关键特征。
[0057] 具体地，步骤202包括以下步骤：
[0058] (1)、使用瑞利混合分布模型描述感兴趣区域Inl的每个像素的概率分布。
[0059] 具体地，感兴趣区域Inl中的每个像素的概率分布如公式1所示：
[0060] 则所述感兴趣区域的每个像素的概率分布为：
【主权项】
1. 一种钙化斑块及其声影的超声图像提取系统，其特征在于，所述系统包括： 血管内超声图像获取模块，用于获取血管内超声图像； 感兴趣区域确定模块，用于根据所述血管内超声图像确定包含血管组织图像的感兴趣 区域； 第一图像获取模块，用于以所述感兴趣区域的中心像素为直角坐标系的坐标原点，将 所述感兴趣区域变换到极坐标系下，获得第一图像； 第一区域获取模块，用于根据所述第一图像判断包括钙化斑块和声影的图像的区域作 为第一区域； 提取模块，用于根据所述第一区域提取钙化斑块及其声影的图像。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一区域获取模块包括： 特征提取模块，用于提取所述第一图像中每列的特征； 分类模块，