[发明专利]基于SIFT特征点聚类及布尔差运算的DSA血管图像分割方法

说明书

技术领域

本发明属于医学图像处理领域，特别涉及基于SIFT特征点聚类及布尔差运算的DSA血管图像分割方法。

背景技术

数字减影（Digital Subtraction Angiography，DSA）技术是一种使X光射线序列图片中的血管可视化的强大技术，是常规血管造影术和电子计算机图像处理技术相结合的产物，已在临床应用20多年，是血管疾病无创诊断与介入治疗手术导航的重要依据，广泛应用于X光射线序列成像中血管的可视化系统中。其基本原理简言之为：X光射线穿过人体各解剖结构形成荧光影像，经过影像增强器增强后为电视摄像管采集而形成视频影像；再经对数增幅和模/数转换形成数字影像；这些数字信息输入计算机处理后，再经蒙片图像（打入造影剂前的图像）和活片图像（打入造影剂后的图像）的减影、对比度增强和数/模转换，产生数字减影图像。DSA技术主要用于血管疾病的诊断、术中观察，如：颈段动脉狭窄或闭塞、动静脉畸形、颅内动脉瘤、动脉闭塞和血管发育异常等，以及颅内肿瘤供血动脉的观察及定性定位诊断等。

但是，由于患者头部微小转动及吞咽等动作的存在，致使蒙片图像和活片图像存在空间上的微小错位，导致直接减影后的图像中存在大量的椒盐噪声及运动伪影，严重影响了血管病变诊断与治疗的准确性。因此，根据蒙片图像和活片图像的数据信息，尽可能地提取血管组织的准确图像已成为当前基于DSA技术的血管诊疗中亟待解决的问题。

针对基于DSA技术的血管病变诊疗中血管图像的提取问题，国内学者提出了一些解决方法，发表的文献主要包括：《深圳大学学报》的“基于拉伸空间变换算法在DSA配准中的应用”；《中国医疗器械杂志》的“基于仿射变换模型的外周DSA的自动配准”。此类技术主要利用自动栅格线或者角点检测的方法提取DSA图像中的标记点，然后利用线型/非线性的方法进行空间变换，进而将蒙片图像和活片图像进行配准，最后提取出血管图像。此类方法的血管图像精度相比传统的减影方法有所提高，但其计算过程较为繁琐，速度较慢。另外，当蒙片图像和活片图像之间的位移变化较大时，此类方法的效果很差。

国外学者针对DSA图像中血管提取的问题所提出的方法包括：在《Computer Vision and Image Understanding》的“A 3-D space–time motion detection for an invariant image registration approach in digital subtraction angiography”和《Pattern Recognition》的“An invariant approach for image registration in digital subtraction angiography”。此类技术的基本原理同样是从图像的空间变换出发，以蒙片图像和活片图像之间的逆向运动估计作为计算目标，从而实现蒙片图像和活片图像的位置配准，以达到提取血管图像的目的。利用此类方法所得到的减影图像中运动伪影可进一步减少，但其在运动估计过程中的计算稳定性较低，运算过程复杂。同时，对DSA图像原始数据的测试环境也提出了苛刻的要求。

发明内容

本发明的目的正是为了克服现有技术的不足，解决如何准确利用患者蒙片图像和活片图像，从分割角度进行患者血管图像的提取问题，而提出一种基于SIFT特征点聚类及布尔差运算的DSA血管图像分割方法。利用该方法得到患者DSA减影中血管图像的过程，具有鲁棒性较强、计算过程方便等优点，能够为基于DSA介入治疗的临床手术提供准确的血管图像数据。

一种基于SIFT特征点聚类及布尔差运算的DSA血管图像分割方法，所述方法包括以下步骤：

1）将对应的蒙片图像和活片图像进行直接减影，获得一张直接减影图像。在相同阈值条件下，利用SIFT算法分别在相对应的蒙片图像与活片图像中确定几何特征点，同时构造两个几何特征点集，分别为“蒙片图像几何特征点集”和“活片图像几何特征点集”，并将“活片图像几何特征点集”复制映射到直接减影图像上，生成“直接减影图像几何特征点集”；

2）在直接减影图像上根据几何特征点附近的灰度梯度进行几何特征点位置的局部调整，以便将几何特征点移动至直接减影图像中血管的内部，具体步骤如下：

①判断“直接减影图像几何特征点集”是否为空。若非空，则从该特征点集中取出一个几何特征点，转向②步。否则几何特征点位置调整的计算过程结束；