一种面向心内科超声心动图的自动分割方法及系统

本发明涉及数字图像处理，具体涉及一种面向心内科超声心动图的自动分割方法及系统。

背景技术：

1、超声心动图是一种面向心内科的医学检查方法，通过超声波的反射从而产生人体内部器官的图像，以辅助医生评估心脏的结构和功能。

2、经过采集获得的超声心动图中存在骨骼、肌肉以及其他组织，因此需要对超声心动图进行分割从而获取心脏区域，但由于噪声和其他组织等干扰的影响，会导致采集的超声心动图模糊或产生伪影，使得在进行图像的阈值分割时，由于无法确定噪声出现在超声影像的背景区域或心脏组织的前景区域中，使得在进行阈值分割时将背景区域中的像素点错分到前景区域，将前景区域中的像素点错分到背景区域，即难以根据预设的阈值得到完整、清洗的分割结果。

技术实现思路

1、本发明提供一种面向心内科超声心动图的自动分割方法及系统，以解决现有的问题。

2、本发明的一种面向心内科超声心动图的自动分割方法及系统采用如下技术方案：

3、本发明一个实施例提供了一种面向心内科超声心动图的自动分割方法，该方法包括以下步骤：

4、采集超声心动图的图像；

5、根据图像中每个像素点与预设邻域窗口内像素点的连续特征获得若干疑似噪声像素点；

6、将疑似噪声像素点的邻域窗口记为初始扩展窗口，所述初始扩展窗口中包含若干个疑似组织区域；根据疑似组织区域中像素点灰度值分布，获得每个疑似组织区域的心脏组织可能性，根据所述心脏组织可能性获得初始扩展窗口下的组织存有指数；根据疑似噪声像素点在初始扩展窗口下的组织存有指数，以及初始扩展窗口内像素点的灰度均匀性对初始扩展窗口进行扩展，获得疑似噪声像素点的最终扩展窗口；

7、在最终扩展窗口中根据所述心脏组织可能性筛选出心脏区域中心点；根据疑似噪声像素点和心脏区域中心点的连线上像素点的灰度值变化趋势，获得疑似噪声像素点的阈值调整指数；根据疑似噪声像素点的灰度值和阈值调整指数，获得超声心动图的图像中所有像素点的最优阈值；

8、根据超声心动图的图像中所有像素点的最优阈值进行阈值分割，获得超声心动图的分割图像。

9、优选的，所述根据图像中每个像素点与预设邻域窗口内像素点的连续特征获得若干疑似噪声像素点包括：

10、基于区域生长算法获得图像中所有连续像素点，所述区域生长算法的生长条件为像素点的灰度值差值小于预设连续判定阈值；

11、对于第个像素点，获取第个像素点的预设邻域窗口中所有像素点与第个像素点的灰度值差值的绝对值的均值，将所述灰度值差值的绝对值的均值与第个像素点的预设邻域窗口中连续像素点个数的倒数的乘积，记为第个像素点的阴影噪声程度；将图像中所有像素点中阴影噪声程度的归一化值大于预设干扰阈值的像素点，记为疑似噪声像素点。

12、优选的，所述组织存有指数的具体获取方法为：

13、对于第个疑似噪声像素点，获取第个疑似噪声像素点的所有疑似组织区域，每个疑似组织区域中包含若干连续像素点；

14、获取第个疑似噪声像素点的每个疑似组织区域中，每个连续像素点的8邻域内所有像素点的灰度值和方差的比值的累加和，作为第个疑似噪声像素点的每个疑似组织区域的心脏组织可能性；将第个疑似噪声像素点的所有疑似组织区域的心脏组织可能性的归一化值中最大值记为第个疑似噪声像素点在初始扩展窗口下的组织存有指数。

15、优选的，所述疑似组织区域的具体获取方式为：

16、在第个疑似噪声像素点的初始扩展窗口内所有连续像素点中，当存在若干连续像素点连续相邻且个数大于预设最小相邻阈值时，将所有连续相邻的连续像素点构成的区域记为第个疑似噪声像素点的初始扩展窗口中的一个疑似组织区域。

17、优选的，所述获得疑似噪声像素点的最终扩展窗口包括：

18、预设组织存有判定阈值；对于组织存有指数小于组织存有判定阈值的初始扩展窗口，根据第个疑似噪声像素点的初始扩展窗口中像素点的灰度值分布以及灰度值变化幅度，获得第个疑似噪声像素点的初始扩展窗口的扩展长度和扩展方向；

19、以第个疑似噪声像素点为中心，沿第个疑似噪声像素点的初始扩展窗口的扩展方向，以扩展长度为比例将初始扩展窗口扩大，将扩展的结果记为第个疑似噪声像素点的新的初始扩展窗口；直至所述初始扩展窗口的组织存有指数大于组织存有判定阈值，获得第个疑似噪声像素点的最终扩展窗口。

20、优选的，所述疑似噪声像素点的初始扩展窗口的扩展长度和扩展方向的具体获取方式为：

21、计算第个疑似噪声像素点的初始扩展窗口的灰度均值，当第个疑似噪声像素点的初始扩展窗口中的灰度均值大于超声心动图的图像的灰度均值时，将第个疑似噪声像素点的初始扩展窗口的边缘像素点中灰度值最小的像素点，记为第个疑似噪声像素点的扩展基准像素点；当第个疑似噪声像素点的初始扩展窗口中的灰度均值小于等于超声心动图的图像的灰度均值时，将第个疑似噪声像素点的初始扩展窗口的边缘像素点中灰度值最大的像素点，记为第个疑似噪声像素点的扩展基准像素点，将第个疑似噪声像素点与扩展基准像素点的连线的方向记为第个疑似噪声像素点的扩展方向；

22、计算第个疑似噪声像素点的初始扩展窗口的灰度均值与第个疑似噪声像素点的扩展基准像素点的灰度值的差值的绝对值，将所述差值的绝对值与第个疑似噪声像素点的初始扩展窗口的边长，以及第个疑似噪声像素点在最终扩展窗口下的组织存有指数的倒数的乘积，记为第个疑似噪声像素点的初始扩展窗口的扩展长度。

23、优选的，所述在最终扩展窗口中根据所述心脏组织可能性筛选出心脏区域中心点包括：

24、在获取第个疑似噪声像素点的最终扩展窗口时，将所有疑似组织区域的心脏组织可能性最大的疑似组织区域记为第个疑似噪声像素点的心脏组织区域，将第个疑似噪声像素点的心脏组织区域中处于中心的连续像素点记为第个疑似噪声像素点的心脏区域中心点。

25、优选的，所述获得疑似噪声像素点的阈值调整指数包括：

26、在超声心动图的图像中，将第个疑似噪声像素点与心脏区域中心点的连线上所有的像素点构成的序列，记为第个疑似噪声像素点的分析序列，将第个疑似噪声像素点的分析序列中相邻像素点的灰度值的差值的均值，记为第个疑似噪声像素点的阈值调整指数。

27、优选的，所述获得超声心动图的图像中所有像素点的最优阈值包括：

28、计算第个疑似噪声像素点的灰度值与阈值调整指数的差值，记为第个疑似噪声像素点的最优阈值；对于除疑似噪声像素点外的其他像素点，使用大津阈值算法获取超声心动图的图像的自适应阈值，将自适应阈值作为其他像素点的最优阈值。

29、本发明还提出了一种面向心内科超声心动图的自动分割系统，该系统包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并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时实现上述方法的步骤。

30、本发明的技术方案的有益效果是：本发明通过采集超声心动图的图像，结合图像中每个像素点与邻域窗口内像素点的灰度值近似且连续特征，获得疑似噪声像素点，达到提取图像中可能为噪声像素点的目的，根据每个疑似噪声像素点的初始扩展窗口内像素点的灰度值差异以及连续特征进行分析，获得疑似噪声像素点在初始扩展窗口中的组织存有指数，根据组织存有指数以及初始扩展窗口中像素点的灰度值均匀性，对初始扩展窗口进行扩展获得疑似噪声像素点的最终扩展窗口，实现使得每个疑似噪声像素点的扩展窗口内都包含心脏组织边缘的像素点，用于判断疑似噪声像素点属于心脏组织或背景区域；进而根据疑似噪声像素点的最终扩展窗口中与心脏组织的心脏区域中心点连线上灰度值的变化呈现上升或下降的趋势，获得疑似噪声像素点的阈值调整指数，根据疑似噪声像素点的灰度值和阈值调整指数获得超声心动图的图像中所有像素点的最优阈值，最优阈值进而用于阈值分割区分超声心动图的前景区域和背景区域。本发明旨在解决由于无法确定噪声出现在超声影像的背景区域或心脏组织的前景区域中，使得在进行阈值分割时将背景区域中的像素点错分到前景区域，将前景区域中的像素点错分到背景区域的问题，实现针对疑似噪声像素点所处在心脏区域或背景区域而进行不同程度的阈值调整，提高阈值分割的准确性。