[发明专利]CT图像中一种有效的半自动血管分割方法

权利要求书

1.CT图像中一种有效的半自动血管分割方法，本方法中硬件采用4核及以上的CPU，软件采用Visual Studio 2010,其特征在于包括下述步骤：

1)血管路径曲线采样：

对血管路径采样采用间隔单位距离进行采样，采样结果为：

2)获取最佳“球”半径：

本方法将血管假设成为一根横截面为圆，且弯曲的管状结构，形成该结构的方式被假设为从起始端塞入一个“球”，沿路径前进方向进行滚动形成，滚动过程中“球”的半径将自适应随之变化，最后球体滚动覆盖的所有点标记为血管；假设血管路径曲线的采样点作为“球心”，对每个“球”计算存在的最大半径：

式中，R为“球”半径，N_R为球中体素的个数，f(x,y,z)为体素值，为“球”中体素的平均值，Ω为“球”包含体素的位置集合，V_T为“球”中所有体素标准差阈值；

3)调整“球”心位置与“球”半径：

①、根据待处理采样点与其前后相邻采样点的位置关系，来估计出该采样点的前进方向，即待处理采样点的切线方向，计算公式为：

式中，x_b1，x_b2，x_e1，x_e2分别为待处理采样点沿路径方向的前后各两个采样点的行坐标值，y为列坐标值，z为层坐标值，dSca为层间像素真实距离与行列间像素真实距离的比例值，[r,c,s]^T为待处理采样点切线方向的单位方向向量；

②、获取法平面：

定义当“球”滚到此处，“球”心位置需要在这个法平面上；其法平面获取方法如式(7)：

r(x-x_k)+c(y-y_k)+s(z-z_k)＝0 (7)

式中，(x_k,y_k,z_k)表示“球”心位置坐标；

③、获取“球”心区域：

在法平面上设置一个以原“球心”为中心，R′为半径的圆，从而将圆的内部作为“球”心位置调整区域；

④、优化“球”心位置与“球”半径：

在圆内进行点采样，使新的“球”心只能在这些采样点上，采样点集合为Ω′_n；而后，假设将采样点作为新的“球”心，重复步骤2)，得到满足公式(2)的最大半径最后，选择计算得到的最大半径所对应的点作为优化后新的“球”心，该半径为优化后最优半径，如式(8)所示：

对所有的采样点进行计算后，获得了新的采样点集合；

4)“球”心优化迭代与终止判断：

基于“球”心位置与“球”半径的变化情况作为是否迭代或终止的条件，即当式(9)与式(10)任何一个条件不成立时，表示循环次数的变量j加1，即j＝j+1，返回步骤1)，继续迭代；反之，当式(9)与式(10)同时成立时，迭代终止；

R_k(j)＝R_k(j-1) (9)

5)采样点间“球”模型插值：

假设优化后相邻“球”心的坐标分别为(x_b,y_b,z_b)和(x_e,y_e,z_e)，“球”半径分别为R_b和R_e，假设两个采样点存在t个插值“球”心点，那么第p个插值“球”模型中心位置和半径分别如式(11)和式(12)所示：

6)阈值膨胀：

对于图像中非分割结果的体素，如果其体素值f满足血管阈值条件ε_minfε_max，则将该体素作为血管的一部分；同时，膨胀次数应小于n_MaxDil。