一种从肺部掩膜影像中分割肺血管装置的制作方法

1.本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种从肺部掩膜影像中分割肺血管装置。


背景技术：

2.肺是人体的呼吸器官，也是人体重要的造血器官，肺位于胸腔的左右两侧且覆盖于心之上，血管在肺中的分布复杂，肺内包含多个血管分支，血管的管径在20微米至15毫米范围内，为了观察和了解血管的病变，通常采用数字影像设备对人体肺部的血管进行扫描，扫描得到的图像，往往需要进行血管分割，以便于医生进行进一步的血管分析和检测，医学影像中的血管分割主要基于图像中的灰度信息，尤其是灰度差异来完成，精确的肺血管分割需要经过计算机辅助检测与诊断来实现。
3.现有的肺血管分割装置在ct影像上因肺血管内部充满血液而总体上显示高密度影，灰度分布并不均匀，尤其细小血管部分的影响较大，血管与周围组织灰度相接近，没有明显的灰度差异或边界，肺血管周围充满粘液的气管、肺结节和一些高密病变都会干扰肺血管提取的准确性，血管和相邻的骨骼、心室血液等其他组织在影像中的灰度值非常接近，不容易分割，从而对医学影像中的血管分割带来了困难，可能发生血管分割失败的情况。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种从肺部掩膜影像中分割肺血管装置，从而使细小血管的灰度分布均匀，血管与周围组织灰度对比明显，具有明显的灰度差异边界，提高肺血管提取的准确性，血管和相邻的骨骼、心室血液等其他组织在影像中的灰度值差异大，血管分割图像准确清晰。
5.一种从肺部掩膜影像中分割肺血管的装置，包括计算模块，图像获取模块，图像融合模块，血管分割模块，血管位置确定模块和血管边缘优化模块；计算模块和图像获取模块相互电信号连接，图像获取模块用于获取肺部掩膜的影像，计算模块用于计算肺部掩膜影像中血管尺寸的范围，图像获取模块和图像融合模块相互电信号连接，图像融合模块用于将多个肺部掩膜影像进行影像融合，获取融合后的肺部融合影像，图像融合模块和血管分割模块相互电信号连接，血管分割模块用于将肺部融合影像中的血管位置进行分割获取血管图像，血管分割模块和血管位置确定模块相互电信号连接，血管位置确定模块用于确定血管图像中的血管位置，血管位置确定模块和血管边缘优化模块相互电信号连接，血管边缘优化模块用于将血管的边缘进行线性函数的拟合的优化处理。
6.分割肺血管装置设置有计算模块，计算模块用于计算肺部掩膜影像中血管尺寸的范围，图像融合模块用于将多个肺部掩膜影像进行影像融合，当肺血管内部充满血液而总体上显示高密度影，通过计算模块进行血管尺寸范围的分离，从而使细小血管的灰度分布均匀，血管与周围组织灰度对比明显，具有明显的灰度差异边界，提高肺血管提取的准确性，血管边缘优化模块用于将血管的边缘进行线性函数的拟合的优化处理，血管和相邻的
骨骼、心室血液等其他组织在影像中的灰度值差异大，血管分割图像准确清晰。
7.进一步，计算模块包含血管尺寸计算单元、变化率计算单元、血流参数计算单元和血流阈值计算单元，血管尺寸计算单元通过函数的响应值计算肺部掩膜影像中血管尺寸的范围，并计算肺部掩膜影像中多个不同血管尺寸下的血管相似性函数的响应值，变化率计算单元将计算不同血管尺寸的直径变化率，计算不同血管分割位置处的变化率，变化率通过多个数学函数来表示，血流参数计算单元通过血管的尺寸和血管直径的变化率计算血流参数值，血流的参数值由血流的速度值计算得出，血流阈值计算单元将血流的速度值的函数进行求导数，通过导数定义血流的阈值，多个血管得出多个血流速度的阈值。
8.血流阈值计算单元将血流的速度值的函数进行求导数，通过导数定义血流的阈值，多个血管得出多个血流速度的阈值，通过设定不同的血流速度的阈值判断不同类型的血管，对不同的血管进行阈值的定义，通过阈值的定义提高图像的对比度。
9.进一步，图像获取模块包含影像拍摄单元和图像修改单元，影像拍摄单元用于获取肺部掩膜影像中的包含血管的图像，肺部掩膜影像有多个，多个肺部掩膜的影像为六面图，图像修改单元用于修改多个肺部掩膜影像的尺寸。
10.进一步，图像融合模块包含影像融合单元和影像确定单元，影像融合单元用于将多个肺部掩膜影像进行融合，得到融合后的肺部掩膜影像立体图，影像确定单元用于将多个肺部掩膜影像进行方向和位置的确定。
11.影像融合单元用于将多个肺部掩膜影像进行融合，影像确定单元用于将多个肺部掩膜影像进行方向和位置的确定，多个肺部掩膜影像形成多视角肺部血管图像，通过图像融合可以一次性成像得到肺部血管的多个微弱不同视角的图像和深度信息，对融合的肺部掩膜影像用不同视角进行方向和位置进行识别确定，从而提高肺部血管识别的准确性。
12.进一步，血管分割模块包含血管分析单元和血管分割单元，血管分析单元将肺部掩膜影像立体图进行分析确定使血管从图像中分割出，分析单元通过血管的连续性和渐变性确定血管部位，对分割出不同方向和位置的血管进行拟合，血管分割单元用于分割提取血管的结构，提取血管分割的直径，提取血管分割的位置，形成二维血管图像。
13.进一步，血管位置确定模块设置有连续性检测单元、长度检测单元、边缘检测单元和间距检测单元，连续性检测单元通过血管的连续性确定血管位置，长度检测单元通过血管直径变化的连续性确定血管长度，边缘检测单元通过血管横截面的等效直径的连续性确定血管的边缘线，间距检测单元通过二维血管图像的相邻血管位置确定血管间的距离。
14.进一步，血管边缘优化模块包含边缘检测单元和边缘拟合单元，边缘检测单元通过血管两侧相邻边缘距离的差值来检测血管的边缘值，边缘拟合单元通过重复图像进行相同血管的二次函数线性拟合。
15.进一步，血管边缘优化模块包含血管轮廓拟合单元和血管直径确定单元，血管轮廓拟合单元采用三维血管轮廓模型进行血管边缘的拟合处理，血管直径确定单元根据血管直径的变化通过平均直径值函数进行计算确定血管的平均直径。
16.血管边缘优化模块包含血管直径确定单元，血管直径确定单元根据血管直径的变化通过平均直径值函数进行计算确定血管的平均直径，平均直径值函数是血管的平均直径相似性函数，采用相似性函数对血管影像进行融合，从而提升肺部掩膜影像中分割肺血管的精确度，提高肺部掩膜影像中分割肺血管的效果。
17.进一步，血管分割模块包含第一血管分割单元和第二血管分割单元，第一血管分割单元通过肺部掩膜影像初步分割肺部不同的血管部位，第二血管分割单元对初步分割血管后的图像分割优化处理。
18.进一步，图像获取模块设置有图像储存单元，图像储存单元包含硬盘驱动器和固态存储器，固态存储器存储第一血管分割单元的初步分割肺部不同的血管部位的图像，硬盘驱动器存储第二血管分割单元分割后优化处理的图像。
19.本发明的优点在于：分割肺血管装置设置有计算模块，计算模块用于计算肺部掩膜影像中血管尺寸的范围，图像融合模块用于将多个肺部掩膜影像进行影像融合，当肺血管内部充满血液而总体上显示高密度影，通过计算模块进行血管尺寸范围的分离，从而使细小血管的灰度分布均匀，血管与周围组织灰度对比明显，具有明显的灰度差异边界，提高肺血管提取的准确性，血管边缘优化模块用于将血管的边缘进行线性函数的拟合的优化处理，血管和相邻的骨骼、心室血液等其他组织在影像中的灰度值差异大，血管分割图像准确清晰。
附图说明
20.图1是一种肺部掩膜影像分割肺血管装置的模块示意图。
21.图2是一种影像分割肺血管装置计算模块的单元示意图。
22.图3是一种影像分割肺血管装置图像获取模块的单元示意图。
23.图4是一种影像分割肺血管装置血管边缘优化模块的单元示意图。
24.图5是一种影像分割肺血管装置图像融合模块的单元示意图。
25.图6是一种影像分割肺血管装置血管位置确定模块的单元示意图。
具体实施方式
26.针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种从肺部掩膜影像中分割肺血管装置，从而使细小血管的灰度分布均匀，血管与周围组织灰度对比明显，具有明显的灰度差异边界，提高肺血管提取的准确性，血管和相邻的骨骼、心室血液等其他组织在影像中的灰度值差异大，血管分割图像准确清晰。
27.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
28.作为一种实施方式，如图1所示，一种从肺部掩膜影像中分割肺血管的装置，包括计算模块，图像获取模块，图像融合模块，血管分割模块，血管位置确定模块和血管边缘优化模块；计算模块和图像获取模块相互电信号连接，图像获取模块用于获取肺部掩膜的影像，计算模块用于计算肺部掩膜影像中血管尺寸的范围，图像获取模块和图像融合模块相互电信号连接，图像融合模块用于将多个肺部掩膜影像进行影像融合，获取融合后的肺部融合影像，图像融合模块和血管分割模块相互电信号连接，血管分割模块用于将肺部融合影像中的血管位置进行分割获取血管图像，血管分割模块和血管位置确定模块相互电信号连接，血管位置确定模块用于确定血管图像中的血管位置，血管位置确定模块和血管边缘优化模块相互电信号连接，血管边缘优化模块用于将血管的边缘进行线性函数的拟合的优化处理。
29.优选的，分割肺血管装置设置有计算模块，计算模块用于计算肺部掩膜影像中血
管尺寸的范围，图像融合模块用于将多个肺部掩膜影像进行影像融合，当肺血管内部充满血液而总体上显示高密度影，通过计算模块进行血管尺寸范围的分离，从而使细小血管的灰度分布均匀，血管与周围组织灰度对比明显，具有明显的灰度差异边界，提高肺血管提取的准确性，血管边缘优化模块用于将血管的边缘进行线性函数的拟合的优化处理，血管和相邻的骨骼、心室血液等其他组织在影像中的灰度值差异大，血管分割图像准确清晰。
30.作为一种实施方式，如图2所示，计算模块包含血管尺寸计算单元、变化率计算单元、血流参数计算单元和血流阈值计算单元，血管尺寸计算单元通过函数的响应值计算肺部掩膜影像中血管尺寸的范围，并计算肺部掩膜影像中多个不同血管尺寸下的血管相似性函数的响应值，变化率计算单元将计算不同血管尺寸的直径变化率，计算不同血管分割位置处的变化率，变化率通过多个数学函数来表示，血流参数计算单元通过血管的尺寸和血管直径的变化率计算血流参数值，血流的参数值由血流的速度值计算得出，血流阈值计算单元将血流的速度值的函数进行求导数，通过导数定义血流的阈值，多个血管得出多个血流速度的阈值。
31.优选的，血流阈值计算单元将血流的速度值的函数进行求导数，通过导数定义血流的阈值，多个血管得出多个血流速度的阈值，通过设定不同的血流速度的阈值判断不同类型的血管，对不同的血管进行阈值的定义，通过阈值的定义提高图像的对比度。
32.作为一种实施方式，如图3所示，图像获取模块包含影像拍摄单元和图像修改单元，影像拍摄单元用于获取肺部掩膜影像中的包含血管的图像，肺部掩膜影像有多个，多个肺部掩膜的影像为六面图，图像修改单元用于修改多个肺部掩膜影像的尺寸。
33.作为一种实施方式，如图4所示，血管边缘优化模块包含边缘检测单元和边缘拟合单元，边缘检测单元通过血管两侧相邻边缘距离的差值来检测血管的边缘值，边缘拟合单元通过重复图像进行相同血管的二次函数线性拟合。
34.优选的，血管边缘优化模块包含血管轮廓拟合单元和血管直径确定单元，血管轮廓拟合单元采用三维血管轮廓模型进行血管边缘的拟合处理，血管直径确定单元根据血管直径的变化通过平均直径值函数进行计算确定血管的平均直径。
35.优选的，血管边缘优化模块包含血管直径确定单元，血管直径确定单元根据血管直径的变化通过平均直径值函数进行计算确定血管的平均直径，平均直径值函数是血管的平均直径相似性函数，采用相似性函数对血管影像进行融合，从而提升肺部掩膜影像中分割肺血管的精确度，提高肺部掩膜影像中分割肺血管的效果。
36.作为一种实施方式，如图5所示，图像融合模块包含影像融合单元和影像确定单元，影像融合单元用于将多个肺部掩膜影像进行融合，得到融合后的肺部掩膜影像立体图，影像确定单元用于将多个肺部掩膜影像进行方向和位置的确定。
37.优选的，影像融合单元用于将多个肺部掩膜影像进行融合，影像确定单元用于将多个肺部掩膜影像进行方向和位置的确定，多个肺部掩膜影像形成多视角肺部血管图像，通过图像融合可以一次性成像得到肺部血管的多个微弱不同视角的图像和深度信息，对融合的肺部掩膜影像用不同视角进行方向和位置进行识别确定，从而提高肺部血管识别的准确性。
38.优选的，血管分割模块包含血管分析单元和血管分割单元，血管分析单元将肺部掩膜影像立体图进行分析确定使血管从图像中分割出，分析单元通过血管的连续性和渐变
性确定血管部位，对分割出不同方向和位置的血管进行拟合，血管分割单元用于分割提取血管的结构，提取血管分割的直径，提取血管分割的位置，形成二维血管图像。
39.作为一种实施方式，如图6所示，血管位置确定模块设置有连续性检测单元、长度检测单元、边缘检测单元和间距检测单元，连续性检测单元通过血管的连续性确定血管位置，长度检测单元通过血管直径变化的连续性确定血管长度，边缘检测单元通过血管横截面的等效直径的连续性确定血管的边缘线，间距检测单元通过二维血管图像的相邻血管位置确定血管间的距离。
40.优选的，血管分割模块包含第一血管分割单元和第二血管分割单元，第一血管分割单元通过肺部掩膜影像初步分割肺部不同的血管部位，第二血管分割单元对初步分割血管后的图像分割优化处理。
41.优选的，图像获取模块设置有图像储存单元，图像储存单元包含硬盘驱动器和固态存储器，固态存储器存储第一血管分割单元的初步分割肺部不同的血管部位的图像，硬盘驱动器存储第二血管分割单元分割后优化处理的图像。
42.本发明的有益效果：分割肺血管装置设置有计算模块，计算模块用于计算肺部掩膜影像中血管尺寸的范围，图像融合模块用于将多个肺部掩膜影像进行影像融合，当肺血管内部充满血液而总体上显示高密度影，通过计算模块进行血管尺寸范围的分离，从而使细小血管的灰度分布均匀，血管与周围组织灰度对比明显，具有明显的灰度差异边界，提高肺血管提取的准确性，血管边缘优化模块用于将血管的边缘进行线性函数的拟合的优化处理，血管和相邻的骨骼、心室血液等其他组织在影像中的灰度值差异大，血管分割图像准确清晰。
43.血管边缘优化模块包含血管直径确定单元，血管直径确定单元根据血管直径的变化通过平均直径值函数进行计算确定血管的平均直径，平均直径值函数是血管的平均直径相似性函数，采用相似性函数对血管影像进行融合，从而提升肺部掩膜影像中分割肺血管的精确度，提高肺部掩膜影像中分割肺血管的效果。
44.血流阈值计算单元将血流的速度值的函数进行求导数，通过导数定义血流的阈值，多个血管得出多个血流速度的阈值，通过设定不同的血流速度的阈值判断不同类型的血管，对不同的血管进行阈值的定义，通过阈值的定义提高图像的对比度；影像融合单元用于将多个肺部掩膜影像进行融合，影像确定单元用于将多个肺部掩膜影像进行方向和位置的确定，多个肺部掩膜影像形成多视角肺部血管图像，通过图像融合可以一次性成像得到肺部血管的多个微弱不同视角的图像和深度信息，对融合的肺部掩膜影像用不同视角进行方向和位置进行识别确定，从而提高肺部血管识别的准确性。
45.本发明说明书中提到的所有专利和出版物都表示这些是本领域的公开技术，本发明可以使用。这里所引用的所有专利和出版物都被同样列在参考文献中，跟每一个出版物具体的单独被参考引用一样。这里所述的本发明可以在缺乏任何一种元素或多种元素，一种限制或多种限制的情况下实现，这里这种限制没有特别说明。例如这里每一个实例中术语“包含”，“实质由......组成”和“由......组成”可以用两者之一的其余2个术语代替。这里采用的术语和表达方式所为描述方式，而不受其限制，这里也没有任何意图来指明此书描述的这些术语和解释排除了任何等同的特征，但是可以知道，可以在本发明和权利要求的范围内做任何合适的改变或修改。可以理解，本发明所描述的实施例子都是一些优选的
实施例子和特点，任何本领域的一般技术人员都可以根据本发明描述的精髓下做一些更改和变化，这些更改和变化也被认为属于本发明的范围和独立权利要求以及附属权利要求所限制的范围内。