一种基于区域互补的血管内图像融合方法技术

本发明专利技术涉及一种基于区域互补的血管内图像融合方法，所述图像融合方法包括：获取血管内成像区域为的第一种模态光学相干断层（OCT）图像和成像区域为的第二种模态血管内超声（IVUS）图像，并通过硬件设计或/和软件算法配准后在旋转和回拉方向对齐；从两种模态图像中选取区域信息进行图像融合，得到两种模态融合后的表示不同区域彩色和黑白混合的图像。本发明专利技术的优点在于：通过对OCT和IVUS图像进行融合，互补所短，最大化二者的对比度和特征互补，得到特征更为丰富，对比度更为明显的彩色和黑白混合图像，使得形成模态反差更为明显的图像特征，更有助于冠脉动脉粥样硬化斑块的精准诊断和辅助评估冠脉介入治疗。硬化斑块的精准诊断和辅助评估冠脉介入治疗。硬化斑块的精准诊断和辅助评估冠脉介入治疗。

【技术实现步骤摘要】
一种基于区域互补的血管内图像融合方法


[0001]本专利技术涉及医学影像领域，尤其涉及一种基于区域互补的血管内图像融合方法。

技术介绍

[0002]血管内超声(intravascular ultrasound,IVUS)是分析血管形态和检测粥样硬化斑块、辅助冠脉介入手术如支架植入的常用血管内影像手段，其优点在于具有较好的探测深度，但是形成图像的空间分辨率较低。血管内光学相干断层成像(intravascular optical coherence tomography,OCT)是一种新的血管内断层成像方法，其优点在于空间分辨率高，但其组织穿透力较弱，与IVUS形成了典型的互补关系。单独IVUS或单独OCT成像均不能获取动脉粥样化斑块诊断所需的全面信息，理想情况下需要将二者集成。
[0003]尽管IVUS
‑
OCT同步成像系统在一定程度上实现了高分辨和深穿透的互补，但对于临床应用探索声
‑
光图像融合机制，将二者融合为一张图像，更有利于医师发现和诊断特定的动脉粥样化斑块，揭示斑块动态演化机制，以及辅助和评估冠脉介入治疗。
[0004]申请号为202010507783.8的中国专利技术专利申请公布了一种“血管内图像融合方法、系统及图像采集装置”，其具体包括加权系数、彩色通道融合、逻辑运算和小波分解等方法；但是，该专利申请融合得到的是纯黑白或者纯彩色图像，不能形成模态反差更为明显的图像特征图，不利于医师对动脉粥样化斑块进行更为精准的识别或评估病变血管的其他特征。
专利
技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种基于区域互补的血管内图像融合方法，解决了现有图像融合方法存在的不足。
[0006]本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种基于区域互补的血管内图像融合方法，所述图像融合方法包括：
[0007]获取成像区域为R
O
的第一种模态图像和成像区域为R
I
的第二种模态图像，并通过硬件设计或/和软件算法配准后在旋转和回拉方向对齐；
[0008]选取第一种模态图像区域和第二种模态图像区域，且满足R2＞R1；选取R1的子集R3，满足；基于R1、R2、R3区域信息进行图像融合，得到两种模态融合后表示不同区域彩色和黑白混合的图像。
[0009]为了方便描述，用R4表示两个模态成像区域的并集，即满足R
O UR
I
＝R4，用R5表示R3和R1的差集，即R5＝R1‑
R3，结合R1、R2、R3区域信息，则融合得到的不同区域彩色和黑白混合图像通过以下公式生成：
[0010][0011][0012][0013]其中，为融合后图像对应三个彩色通道在像素位置为x时的灰度值，X、Y、Z表示任何一种彩色空间表示方法包括RGB，或YIQ，或CMY，或HSV；I
OCT
(x)和I
IVUS
(x)表示像素位置为x时原始OCT和IVUS图像像素值；0≤α≤1，表示一个常量或者是一个随像素位置变化的变量。
[0014]当α为变量时，一种取值方式是α随着距离成像导管中心的距离增加而减小。
[0015]融合得到的不同区域彩色和黑白混合图像还包括alpha透明度通道特征；所述alpha透明度通道特征通过以下公式生成：
[0016][0017]其中，0≤β≤1，0≤γ≤1，0≤χ≤1，表示常量或者变量；和为像素位置为x时基于原始OCT和IVUS图像对应生成的透明度图像。
[0018]两种模态融合后的图像成像区域为R
O UR
I
。
[0019]所述第一模态图像和第二模态图像包括选取血管内任意角度的剖面图；所述剖面图包括血管纵截面图、血管横截面图和血管斜切面图中的一种或多种。
[0020]所述第一模态图像包括第一模态血管截面图像和/或第一模态血管纵切面图像，所述第一模态血管截面图像和/或第一模态血管纵切面图像的图像形式为光学相干断层图像；所述第二模态图像包括第二模态血管截面图像和/或第二模态血管纵切面图像，所述第二模态图像包括第二模态血管截面图像和/或第二模态血管纵切面图像的图像形式为血管
内超声图像。
[0021]所述获取第一模态图像和第二模态图像包括：
[0022]通过旋转接头对成像导管在血管内进行360
°
旋转得到第一模态血管截面图像和第二模态血管截面图像；
[0023]提取所有帧图像中某一角度切面图得到第一模态血管纵切面图像和第二模态血管纵切面图像。
[0024]本专利技术具有以下优点：一种基于区域互补的血管内图像融合方法，通过对OCT和IVUS图像进行融合，互补所短，最大化二者的对比度和特征互补，得到特征更为丰富，对比度更为明显的彩色和黑白混合图像，使得形成模态反差更为明显的图像特征图，更有助于冠脉动脉粥样硬化斑块的精准诊断和辅助评估冠脉介入治疗。
附图说明
[0025]图1为IVUS和OCT集成系统示意图；
[0026]图2为IVUS和OCT同步影像集成导管示意图；
[0027]图3为本专利技术的血管内图像获取扫描方式及对应的不同剖面图；
[0028]图4为本专利技术的流程示意图；
[0029]图5为本专利技术应用于血管截面图的图像融合示意图；
[0030]图6为本专利技术应用于血管纵切面的图像融合示意图；
[0031]图中：51
‑
主机，52
‑
成像模块，53
‑
PIU和回拉装置，54
‑
IVUS
‑
OCT同步成像导管，1
‑
OCT血管截面图像，2
‑
IVUS血管截面图像，3
‑
彩色和黑白混合的血管截面融合图像，31
‑
R1，32
‑
R2，33
‑
R3，34
‑
R4，11
‑
OCT血管纵切面图像，12
‑
IVUS血管纵切面图像，13
‑
纵切面对应于横截面的角度切线位置，14
‑
横截面对应于纵切面的角度切线位置，15
‑
彩色和黑白混合的血管纵切面融合图像。
具体实施方式
[0032]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下结合附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的保护范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于区域互补的血管内图像融合方法，其特征在于：所述图像融合方法包括：获取血管内成像区域为R
O
的第一种模态图像和成像区域为R
I
的第二种模态图像，并通过硬件设计或/和软件算法配准后在旋转和回拉方向对齐；选取第一种模态图像区域和第二种模态图像区域且满足R2＞R1；选取R1的子集R3，满足基于R1、R2、R3区域信息进行图像融合，得到两种模态融合后表示不同区域彩色和黑白混合的图像。2.根据权利要求1所述的一种基于区域互补的血管内图像融合方法，其特征在于：用R4表示两个模态成像区域的并集，即满足R
O
U R
I
＝R4，用R5表示R3和R1的差集，即R5＝R1‑
R3，则融合得到的不同区域彩色和黑白混合图像通过以下公式生成：融合得到的不同区域彩色和黑白混合图像通过以下公式生成：融合得到的不同区域彩色和黑白混合图像通过以下公式生成：其中，为融合后图像对应三个彩色通道在像素位置为x时的灰度值，X、Y、Z表示任何一种彩色空间表示方法包括RGB，或YIQ，或CMY，或HSV；0≤α≤1，表示一个常量或者是一个随像素位置变化的变量；I
OCT
(x)和I
IVUS
(x)表示像素位置为x时原始光学相干断层图像和血管内超声图像像素值。3.根据权利要求1或2所述的一种基于区域互补的血管内图像融合方法，其特征在于：当α为变量时，一种取值方式是α随着距离成像导管中心的距离增加而减小。4.根据权利要求2所述的一种基于区域互补的血管...

【专利技术属性】
技术研发人员：王钊，徐晨阳，曾强，
申请(专利权)人：全景恒升北京科学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：