[发明专利]基于回溯最短路径算法的相干光断层图像的层分割方法

说明书

本发明公开了一种基于回溯最短路径算法的相干光断层图像的层分割方法，包括步骤：S1、对原始图像进行去噪处理；S2、对去除噪声后的图像，计算图中所有节点权重，形成权重图；S3、采用自动初始化端点的方法在权重图上定义最短路径算法的起点和终点；S4、在权重图上用带回溯的最短路径算法计算并寻找起点与终点间的最小累计代价路径；S5、在得到的最小累计代价路径中去除自定义端点时添加的辅助列，得到相干光断层图像中其中一层的层分割结果；限制图像搜索区域，重复上述步骤S3‑S5，最终得到相干光断层图像中所有层的分割结果。该分割方法避免了传统方法中的短路问题且适用于正常与受病变影响相干断层图像的分割，具有高准确性和灵活性。

技术领域

本发明涉及相干光断层图像处理技术领域，特别是涉及一种基于回溯最短路径算法的相干光断层图像的层分割方法。

背景技术

OCT(Optical Coherence Tomography)，又称光学相干断层扫描成像，是一种新的层析成像技术，具有高分辨率，在生物内部结构上断层成像的特点。OCT之所以能够获得近显微分辨率的次表面图像，是因为它采用光波作为探测手段，而不是声波。光波的波长比声波的波长短，传播速度比声波快。OCT是基于低相干干涉技术发展的，近几十年来取得了巨大的进步。一代OCT又被称为时域OCT(TD-OCT)，每秒采集400张A扫描图，轴向分辨率为8微米到10微米。2011年出现了谱域OCT(SD-OCT)。目前商用的谱域OCT设备成像速度比时域OCT设备快10到100倍，轴向分辨率范围为3到7微米。最近又出现了扫源OCT(SS-OCT)，每秒钟可以采集超过十万张的A扫描图，轴向分辨率可以达到3微米。

OCT可以对生物组织实时地成像，而不需要制备样品。它不涉及到离子辐射，对人体健康没有危害。OCT在许多领域得到迅速的发展，通过使用低相干干涉法，OCT可以从生物样本的反向散射剖面中提供高分辨率的横截面图像。这使得在疾病进展期间或在患者认识到视力变化(视敏度)之前，可以观察到视网膜的病理和形态学变化。在过去的二十年中，OCT已经成为一种成熟的影像学方法，被眼科医生广泛应用于视网膜和光学神经疾病的诊断。视网膜层的畸变是专家诊断年龄相关性黄斑变性，黄斑水肿和黄斑裂孔的重要信号。然而，手工层分割通常是一个耗时且可重复度差的过程。因此，OCT图像的自动或半自动分割方法是必要的。

目前出现了一些自动或半自动的OCT层分割方法，这些方法大致可分为三类:基于A扫描的方法、基于B扫描的方法和基于三维体数据的方法。基于A扫描的方法可以在每一个A扫描剖面上检测到边界上的强度峰值点或谷值点，然后用模型拟合技术将检测到的点连接起来，形成一个平滑和连续的边界。然而，基于A扫描的方法大多不考虑探测点周围的信息，容易受到噪声的影响，因此，基于A扫描的方法的准确性和鲁棒性是有限的。基于B扫描的常用方法包括活动轮廓法、基于最短路径的图搜索方法以及统计学模型的方法。B扫描方法在一般情况下优于A扫描方法，然而，它们仍有可能无法检测到病变的视网膜结构。现有的基于体数据的分割方法主要采用基于3D图的方法和模式识别方法，但这些方法一般计算成本较高，模式识别方法通常需要包括由专家手动分割的训练数据来学习一种可行的分类模型。这些模式识别方法也在准确性和效率方面受到影响。尽管适用于正常图像或有限病理的图像算法已经取得了很大的进展，但对具有明显病理变化的视网膜图像层分割仍然是一个挑战。例如，在黄斑裂孔中，当中心区域出现严重变形时，上述方法将不能准确地进行分割。

用于求解图中最短路径问题的算法称为“最短路径算法”，最常用的最短路径算法有:Dijkstra算法、Bellman-Ford算法和Floyd-Warshall算法。在最短路径法中，它通过在两个给定的点(起点和终点)之间的连通路径，以最小的累计代价来提取图像中的曲线状结构。但是传统最短路径算法具有短路问题，本发明提出改进的带回溯最短路径算法，可以有效避免短路径问题，适用于病变视网膜层结构分割图像。

发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种基于回溯最短路径算法的相干光断层图像的层分割方法。