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基于動態(tài)尺度分配的視網(wǎng)膜血管提取方法及系統(tǒng)與流程

文檔序號:11134647閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.基于動態(tài)尺度分配的視網(wǎng)膜血管提取方法,其特征是,包括如下步驟:

步驟(1):視網(wǎng)膜圖像預(yù)處理:對彩色視網(wǎng)膜圖像的綠色通道分量進(jìn)行對比度增強(qiáng);

步驟(2):圖像分塊:對預(yù)處理后的視網(wǎng)膜圖像分割成設(shè)定個數(shù)的子圖像;

步驟(3):血管分類:將每個子圖像中血管分為大中小三類;

步驟(4):動態(tài)尺度分配:動態(tài)選擇不同尺度的濾波器對不同寬度血管進(jìn)行增強(qiáng);

步驟(5):多尺度匹配濾波:采用多尺度方案并利用高斯匹配濾波模板和高斯一階導(dǎo)數(shù)匹配濾波模板對視網(wǎng)膜血管圖像進(jìn)行濾波處理;

步驟(6):閾值處理:提取出血管結(jié)構(gòu)并剔除非血管結(jié)構(gòu),將所有子圖像的提取結(jié)果進(jìn)行重新拼接,得到視網(wǎng)膜血管網(wǎng)絡(luò)二值圖像;

步驟(7):后處理:對閾值處理后的視網(wǎng)膜血管網(wǎng)絡(luò)二值圖像進(jìn)一步消除噪聲,對血管邊緣進(jìn)行平滑處理,消除圖像中殘留的視網(wǎng)膜邊界,對不連續(xù)的細(xì)小血管進(jìn)行斷點連接,從而保留圖像細(xì)節(jié),得到分割精度高的視網(wǎng)膜血管網(wǎng)絡(luò)圖像。

2.如權(quán)利要求1所述的基于動態(tài)尺度分配的視網(wǎng)膜血管提取方法,其特征是,所述步驟(1)的步驟為:

步驟(1-1):提取彩色視網(wǎng)膜圖像的綠色通道分量:彩色視網(wǎng)膜圖像含有紅色、綠色和藍(lán)色三個通道,僅選擇對比度高、噪聲低的綠色通道作為初始處理對象;

步驟(1-2):多尺度頂帽變換:利用形狀不變,尺寸等差增大的圓形結(jié)構(gòu)元素,對初始處理對象進(jìn)行頂帽變換處理,增強(qiáng)初始處理對象的對比度;

步驟(1-3):基于高斯曲線擬合的直方圖線性拉伸:對經(jīng)多尺度頂帽變換增強(qiáng)所得圖像的灰度直方圖進(jìn)行基于高斯曲線擬合的直方圖線性拉伸,得到預(yù)處理后的視網(wǎng)膜圖像。

3.如權(quán)利要求1所述的基于動態(tài)尺度分配的視網(wǎng)膜血管提取方法,其特征是,所述步驟(2)的步驟為:

對預(yù)處理后的視網(wǎng)膜圖像按照尺寸進(jìn)行均等分塊,分割成設(shè)定個數(shù)的子圖像。

4.如權(quán)利要求1所述的基于動態(tài)尺度分配的視網(wǎng)膜血管提取方法,其特征是,所述步驟(3)的步驟為:

根據(jù)血管寬度將血管分為大中小三類;并依照不同寬度血管的灰度分布特征,對子圖像包含的血管種類進(jìn)行判斷;

進(jìn)一步的,步驟(3)對步驟(2)的子圖像自上而下、自左向右進(jìn)行編號;先根據(jù)子圖像位置的不同將子圖像分為三類:位于原圖四個角的子圖像、位于原圖中央的子圖像和位于原圖四條邊的子圖像;然后針對每類子圖像,根據(jù)不同寬度血管的灰度分布特征,將每個子圖像的血管進(jìn)行分類。

5.如權(quán)利要求4所述的基于動態(tài)尺度分配的視網(wǎng)膜血管提取方法,其特征是,針對每類子圖像,根據(jù)不同寬度血管的灰度分布特征,將每個子圖像的血管進(jìn)行分類,步驟為:

(3-1)對于位于原圖四個角的子圖像,子圖像中均僅含有中血管;

(3-2)對于位于原圖中央的子圖像,

判斷是否存在大血管,對位于原圖中央的子圖像灰度直方圖的第一設(shè)定灰度分布范圍內(nèi)像素點出現(xiàn)的頻率進(jìn)行統(tǒng)計,當(dāng)統(tǒng)計值大于第一設(shè)定閾值時,則代表該子圖像中含有大血管,反之,不含大血管;

判斷是否存在中小血管,對位于原圖中央的子圖像灰度直方圖的第二設(shè)定灰度分布范圍內(nèi)的灰度分布進(jìn)行高斯曲線擬合,得到高斯函數(shù)峰值和方差:

若高斯函數(shù)峰值大于第二設(shè)定閾值且方差小于第三設(shè)定閾值,則子圖像第二設(shè)定灰度分布范圍內(nèi)有小血管但無中血管;

若高斯函數(shù)峰值小于第二設(shè)定閾值且方差小于第三設(shè)定閾值,則子圖像第二設(shè)定灰度分布范圍內(nèi)既無小血管又無中血管;

若高斯函數(shù)峰值大于第二設(shè)定閾值且方差大于第三設(shè)定閾值,則子圖像第二設(shè)定灰度分布范圍內(nèi)既有小血管又有中血管;

若高斯函數(shù)峰值小于第二設(shè)定閾值且方差大于第三設(shè)定閾值,則子圖像第二設(shè)定灰度分布范圍內(nèi)無小血管但有中血管;

(3-3)對于位于原圖四條邊的子圖像,

判斷是否存在大血管,對位于原圖邊緣的子圖像灰度直方圖的第一設(shè)定灰度分布范圍內(nèi)像素點出現(xiàn)的頻率進(jìn)行統(tǒng)計,當(dāng)統(tǒng)計值大于第四設(shè)定閾值時,則代表該子圖像中含有大血管,反之,不含有大血管;

判斷是否存在中小血管的標(biāo)準(zhǔn),與(3-2)類似,但閾值設(shè)定不同,對位于原圖邊緣的子圖像灰度直方圖的第二設(shè)定灰度分布范圍內(nèi)的灰度分布進(jìn)行高斯曲線擬合,得到高斯函數(shù)峰值和方差:

若高斯函數(shù)峰值大于第五設(shè)定閾值且方差小于第六設(shè)定閾值,則子圖像第二設(shè)定灰度分布范圍內(nèi)有小血管但無中血管;

若高斯函數(shù)峰值小于第五設(shè)定閾值且方差小于第六設(shè)定閾值,則子圖像第二設(shè)定灰度分布范圍內(nèi)既無小血管又無中血管;

若高斯函數(shù)峰值大于第五設(shè)定閾值且方差大于第六設(shè)定閾值,則子圖像第二設(shè)定灰度分布范圍內(nèi)既有小血管又有中血管;

若高斯函數(shù)峰值小于第五設(shè)定閾值且方差大于第六設(shè)定閾值,則子圖像第二設(shè)定灰度分布范圍內(nèi)無小血管但有中血管。

6.如權(quán)利要求1所述的基于動態(tài)尺度分配的視網(wǎng)膜血管提取方法,其特征是,所述步驟(4)的步驟為:

利用濾波器尺度與血管寬度之間的關(guān)系,動態(tài)選擇不同尺度的濾波器對不同寬度血管進(jìn)行增強(qiáng)。

7.如權(quán)利要求1所述的基于動態(tài)尺度分配的視網(wǎng)膜血管提取方法,其特征是,所述步驟(5)的步驟為:

采用高斯匹配濾波模板和高斯一階導(dǎo)數(shù)匹配濾波模板同時對增強(qiáng)后的視網(wǎng)膜圖像進(jìn)行匹配濾波,分別得到高斯匹配濾波器與視網(wǎng)膜圖像的卷積響應(yīng)及高斯一階導(dǎo)數(shù)匹配濾波器與視網(wǎng)膜圖像的卷積響應(yīng);并進(jìn)一步計算得到高斯一階導(dǎo)數(shù)匹配濾波器與視網(wǎng)膜圖像卷積響應(yīng)的局部均值響應(yīng)。

8.如權(quán)利要求1所述的基于動態(tài)尺度分配的視網(wǎng)膜血管提取方法,其特征是,所述步驟(6)的步驟為:

利用高斯一階導(dǎo)數(shù)匹配濾波器與視網(wǎng)膜圖像卷積響應(yīng)的局部均值響應(yīng)對每個像素點的分割閾值進(jìn)行調(diào)整,得到整個圖像的閾值矩陣;將整個圖像的閾值矩陣與高斯匹配濾波器和視網(wǎng)膜圖像的卷積響應(yīng)進(jìn)行逐點比較,提取出血管結(jié)構(gòu)并剔除非血管結(jié)構(gòu),將所有子圖像的提取結(jié)果進(jìn)行重新拼接,得到視網(wǎng)膜血管網(wǎng)絡(luò)二值圖像。

9.如權(quán)利要求1所述的基于動態(tài)尺度分配的視網(wǎng)膜血管提取方法,其特征是,所述步驟(7)的步驟為:

首先,利用目標(biāo)視網(wǎng)膜血管與噪點所在區(qū)域的幾何特征差別,先刪除視網(wǎng)膜血管網(wǎng)絡(luò)二值圖像中面積小于設(shè)定閾值P的連通域,再利用連通域外接矩形的長寬比,進(jìn)一步的消除圖像中殘留的噪聲;

其次,使用多尺度的高斯濾波器模版來對閾值分割后的血管邊緣進(jìn)行平滑處理;

接下來,利用DRIVE數(shù)據(jù)庫中提供的掩膜圖像,找到視網(wǎng)膜邊界像素點的位置,進(jìn)而消除圖像中殘留的視網(wǎng)膜邊界;

最后,采用閉運算對視網(wǎng)膜血管網(wǎng)絡(luò)二值圖像中不連續(xù)的細(xì)小血管進(jìn)行斷點連接。

10.基于動態(tài)尺度分配的視網(wǎng)膜血管提取系統(tǒng),其特征是,包括:

視網(wǎng)膜圖像預(yù)處理模塊:對彩色視網(wǎng)膜圖像的綠色通道分量進(jìn)行對比度增強(qiáng);

圖像分塊模塊:對預(yù)處理后的視網(wǎng)膜圖像按照尺寸進(jìn)行均等分塊,分割成設(shè)定個數(shù)的子圖像;

血管分類模塊:根據(jù)血管寬度將血管分為大中小三類;并依照不同寬度血管的灰度分布特征,對子圖像包含的血管種類進(jìn)行判斷;

動態(tài)尺度分配模塊:利用濾波器尺度與血管寬度之間的關(guān)系,動態(tài)選擇不同尺度的濾波器對不同寬度血管進(jìn)行增強(qiáng);

多尺度匹配濾波模塊:采用高斯匹配濾波模板和高斯一階導(dǎo)數(shù)匹配濾波模板同時對增強(qiáng)后的視網(wǎng)膜圖像進(jìn)行匹配濾波,分別得到高斯匹配濾波器與視網(wǎng)膜圖像的卷積響應(yīng)及高斯一階導(dǎo)數(shù)匹配濾波器與視網(wǎng)膜圖像的卷積響應(yīng);并進(jìn)一步計算得到高斯一階導(dǎo)數(shù)匹配濾波器與視網(wǎng)膜圖像卷積響應(yīng)的局部均值響應(yīng);

閾值處理模塊:利用高斯一階導(dǎo)數(shù)匹配濾波器與視網(wǎng)膜圖像卷積響應(yīng)的局部均值響應(yīng)對每個像素點的分割閾值進(jìn)行調(diào)整,得到整個圖像的閾值矩陣;將整個圖像的閾值矩陣與高斯匹配濾波器和視網(wǎng)膜圖像的卷積響應(yīng)進(jìn)行逐點比較,提取出血管結(jié)構(gòu)并剔除非血管結(jié)構(gòu),將所有子圖像的提取結(jié)果進(jìn)行重新拼接,得到視網(wǎng)膜血管網(wǎng)絡(luò)二值圖像;

后處理模塊:對閾值處理后的視網(wǎng)膜血管網(wǎng)絡(luò)二值圖像進(jìn)一步消除噪聲,對血管邊緣進(jìn)行平滑處理,消除圖像中殘留的視網(wǎng)膜邊界,對不連續(xù)的細(xì)小血管進(jìn)行斷點連接,從而保留圖像細(xì)節(jié),得到分割精度高的視網(wǎng)膜血管網(wǎng)絡(luò)圖像。

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