基于图像处理的冠脉造影病变检测方法及系统与流程

本发明涉及图像增强，具体涉及一种基于图像处理的冠脉造影病变检测方法及系统。

背景技术：

1、冠脉造影是一种用于检查冠状动脉健康状况的医疗影像技术，能够帮助医师评估冠状动脉是否存在狭窄、阻塞等病变，提高诊断准确性。分析冠状动脉病变通常是通过观察血管的形态是否正常从而进行判断；由于获取的冠脉造影图像中存在众多的细小血管，在进行图像分析时难以准确发现病变问题，故需要对冠脉造影图像进行图像增强处理，增加血管区域与其他组织的对比度。现有常用直方图均衡化算法对冠脉造影图像进行图像增强，但该算法对图像增强的过程中可能会增加非血管区域的对比度，并且降低血管区域的对比度，难以对血管区域进行明显的增强，甚至丢失部分图像细节；使得冠脉造影图像增强的质量不高，最终导致医师对冠状动脉健康分析的准确性不高。

技术实现思路

1、为了解决上述直方图均衡化对冠脉造影图像的增强效果不明显，导致冠状动脉检测准确性不高的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于图像处理的冠脉造影病变检测方法及系统，所采用的技术方案具体如下：

2、获取待检测的冠脉造影灰度图像；

3、对所述冠脉造影灰度图像中像素点与预设邻域像素点通过直方图均衡化算法进行不同程度的映射，根据映射前后的结构差异特征和映射后的对比度特征获得所述像素点的最优映射值；

4、根据所述冠脉造影灰度图像中像素点与预设邻域范围内的其他像素点的灰度差异特征获得所述像素点的梯度值；根据所述像素点的预设窗口范围内梯度值的变化特征获得像素点的第一梯度特征值；根据所述像素点的预设窗口范围内梯度值的分布特征获得像素点的第二梯度特征值；根据所述第一梯度特征值和所述第二梯度特征值获得像素点的梯度系数；根据所述像素点的灰度特征获得亮度系数；

5、根据所述像素点的梯度系数和亮度系数获得类血管系数；根据相同最优映射值的像素点对应的类血管系数的比重特征获得全局映射值；根据所述全局映射值通过直方图均衡化算法对所述冠脉造影灰度图像进行增强，获得冠脉造影增强图像。

6、进一步地，所述对所述冠脉造影灰度图像中像素点与预设邻域像素点通过直方图均衡化算法进行不同程度的映射，根据映射前后的结构差异特征和映射后的对比度特征获得所述像素点的最优映射值的步骤包括：

7、在所述像素点的灰度值与常数255的闭区间中任意选取一个数值作为直方图均衡化算法中的灰度级数值进行映射，获得不同映射程度后的映射图像；在所述映射图像中计算所述像素点与预设邻域像素点的灰度差值绝对值的平均值并归一化，获得所述像素点的映射对比度；计算映射图像与映射前的对应图像的结构相似度，获得图像相似特征值；计算预设第一比例因子与所述映射对比度的乘积，获得第一因子；计算预设第二比例因子与所述图像相似特征值的乘积，获得第二因子；计算所述第一因子与所述第二因子的和值，获得所述映射图像的映射效果特征值；将映射效果特征值的最大值对应的灰度级数值作为所述像素点的最优映射值。

8、进一步地，所述根据所述冠脉造影灰度图像中像素点与预设邻域范围内的其他像素点的灰度差异特征获得所述像素点的梯度值的步骤包括：

9、计算所述像素点与预设邻域范围内的其他像素点的灰度值的差值绝对值，获得所述像素点的灰度差异值；将所述灰度差异值的最大值作为所述像素点的梯度值。

10、进一步地，所述根据所述像素点的预设窗口范围内梯度值的变化特征获得像素点的第一梯度特征值的步骤包括：

11、根据所述像素点的任意预设窗口范围内的所有像素点的梯度值构建变化曲线；根据所述变化曲线计算所述像素点与所述任意预设窗口范围内的相邻像素点的梯度值的变化率，获得所述像素点与相邻像素点的梯度变化特征值；计算所述像素点与前一相邻像素点、所述像素点与后一相邻像素点的梯度变化特征值的比值，获得所述像素点的第一梯度特征值。

12、进一步地，所述根据所述像素点的预设窗口范围内梯度值的分布特征获得像素点的第二梯度特征值的步骤包括：

13、计算所述像素点的任意预设窗口范围内所有像素点的梯度值的和值，获得梯度总和值；计算所述像素点的梯度值与所述梯度总和值的比值，获得梯度占比特征值；将不同预设窗口范围对应的梯度占比特征值的最大值作为所述像素点的第二梯度特征值。

14、进一步地，所述根据所述第一梯度特征值和所述第二梯度特征值获得像素点的梯度系数的步骤包括：

15、计算所述像素点的所有预设窗口范围对应的第一梯度特征值的和值，获得所述像素点的综合第一梯度特征值；计算所述综合第一梯度特征值与预设窗口范围数量的和值绝对值，获得所述像素点的第一映射值；计算所述第一映射值的相反数与所述第二梯度特征值的和值并归一化，获得所述像素点的梯度系数。

16、进一步地，所述根据所述像素点的灰度特征获得亮度系数的步骤包括：

17、计算冠脉造影灰度图像中所述像素点的灰度值的倒数，获得所述像素点的亮度系数。

18、进一步地，所述根据所述像素点的梯度系数和亮度系数获得类血管系数的步骤包括：

19、计算预设第一权重与所述梯度系数的乘积，获得第一系数；计算预设第二权重与所述亮度系数的乘积，获得第二系数；所述预设第一权重与所述预设第二权重的和值为常数1，所述预设第一权重大于所述预设第二权重；计算所述第一系数和所述第二系数的和值，获得所述像素点的类血管系数。

20、进一步地，所述根据所述最优映射值相同的像素点对应的类血管系数的比重特征获得全局映射值的步骤包括：

21、计算所述最优映射值相同的像素点对应的类血管系数的和值，获得类血管总系数；将所述类血管总系数的最大值对应的最优映射值作为所述全局映射值。

22、本发明还提出了一种基于图像处理的冠脉造影病变检测系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序实现任意一项一种基于图像处理的冠脉造影病变检测方法的步骤。

23、本发明具有如下有益效果：

24、在本发明中，对冠脉造影灰度图像中像素点与预设邻域像素点通过直方图均衡化算法进行不同程度的映射，能够判断不同均衡化程度下的对比度和细节保留特征；获取最优映射值能够确定不同像素点和对应的预设邻域像素点的最佳映射范围，为最终整体冠脉造影灰度图像的全局映射提供合适的选取范围。由于冠脉造影灰度图像中血管区域和其他组织区域的灰度差异明显，故获取像素点的梯度值能够表征像素点所处位置，获取第一梯度特征值能够根据梯度值的变化特征分析像素点的所处位置，获取第二梯度特征值能够根据梯度值的梯度分布特征分析像素点的所处位置，获取梯度系数能够准确地分析像素点在图像中所处位置。由于冠脉造影灰度图像中血管区域的颜色更深，故获取亮度系数能够反映像素点所在位置；获取类血管系数能够准确地表征像素点处于血管区域的可能性。最终获取全局映射值能够根据图像中处于血管区域的像素点的映射程度进行映射，能够在增大血管区域和其他组织区域对比度的同时保留细节；使得冠脉造影增强图像在辅助医师进行冠状动脉分析时的准确性更高。