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冠脉造影图像的二维信息处理及三维重建研究

作　者: 周奕
导　师: 曹治国
学　校: 华中科技大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 冠脉造影血管分割骨架提取直径提取三维重建三维重建优化
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 80次
引　用: 1次
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内容摘要

X射线冠状动脉造影检查是目前国际上公认的诊断冠心病的常用手段,但基于二维造影图像的传统诊治方法存在很大的局限性。血管的三维重建技术不仅能为医生提供形象、直观的三维血管形状图像,而目可以辅助测量血管的有关参数(如直径大小、血管长度和截面积等),从而有助于冠心病的诊断和治疗。本文主要研究冠脉造影图像的血管提取、骨架和血管直径信息提取及三维重建和三维重建优化。血管分割是冠脉造影图像处理中的一个难点。本文充分利用血管的运动、形状、尺度、灰度四方面的信息对冠状动脉造影图像进行分割。借助于背景组织的缓慢运动和目标动脉的剧烈运动,高通频域滤波器被选作用于减弱噪声并且增强血管。随后,改进的形态学方法和相对阈值比较被用来去除接近于静止的噪声并提取出动脉树。对多个造影图像序列进行实验后,证明本文的方法能够从低信噪比造影图像中自动地提取整支动脉树,对于细小血管部分或者血管末尾部分也有很好表现。在分割出二维血管的结果基础上,本文采用形态学细化方法提取了心血管的骨架并用8连通链码加以数学表达;采用垂直线提取法和圆盘滚动法提取出了血管的直径。本方法经实验验证,对于二值血管图有着很好的效果。在三维重建方面,首先研究了冠脉造影系统的几何模型以及空间中的三维坐标变换,进一步推导出在已知造影角度时点的三维重建方法。随后通过B样条拟合有限的三维点,插值出更多的血管点,使三维骨架连续,具有很好的可视性并减少了计算量。最后是重建优化方面,采用自适应模拟退火优化方法对造影系统的外参进行优化。该方法优化时间效率高,优化结果相比于优化之前有很大提高。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-17
  1.1 课题背景  9
  1.2 冠脉造影技术的基本原理和应用  9-10
  1.3 国内外研究状况  10-15
  1.4 本文研究内容及结构  15-17
2 基于序列信息的冠脉造影图像血管提取  17-26
  2.1 冠脉造影图像序列的预处理  17-20
  2.2 冠脉造影图像的二维血管提取  20-22
  2.3 实验结果  22-25
  2.4 本章小结  25-26
3 心血管的骨架提取和直径求取  26-34
  3.1 骨架提取  26-28
  3.2 心血管直径测量  28-32
  3.3 实验结果  32-33
  3.4 本章小结  33-34
4 冠脉树骨架的三维重建  34-56
  4.1 冠状动脉造影系统  34-37
  4.2 基于对应点的三维重建  37-46
  4.3 基于B 样条的骨架线三维重建  46-52
  4.4 实验结果  52-55
  4.5 本章小结  55-56
5 三维重建优化  56-64
  5.1 优化造影系统几何参数  56-58
  5.2 目标函数求解  58-61
  5.3 实验结果  61
  5.4 本章小结  61-64
6 全文总结  64-67
  6.1 本文的主要研究成果  64-65
  6.2 本文的特色  65
  6.3 需要进一步研究的工作  65-67
致谢  67-68
参考文献  68-72

冠脉造影图像的二维信息处理及三维重建研究

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