本文關(guān)鍵詞：基于冠脈造影圖像序列的血管分離技術(shù)研究

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【摘要】：冠狀動(dòng)脈造影是目前醫(yī)院臨床中診斷和治療冠心病的主要依據(jù)之一,被稱為診斷冠心病的“金標(biāo)準(zhǔn)”。與同一場(chǎng)景的靜態(tài)冠脈造影圖像相比,冠脈造影圖像序列可以提供心臟搏動(dòng)時(shí)的血管變形和心臟供血功能等豐富信息。從圖像序列中跟蹤分離出前景血管對(duì)輔助心肌灌注評(píng)價(jià)、三維重建可視化以及診斷心臟運(yùn)動(dòng)異常疾病方面有很好的臨床應(yīng)用價(jià)值。然而由于造影圖像中血管與背景的對(duì)比度低,以及胸、肺、肋骨等組織運(yùn)動(dòng)造成的復(fù)雜背景干擾,目前已有方法的血管分離效果不太理想,因此研究和實(shí)現(xiàn)造影圖像序列的血管精確分離具有重要的理論和實(shí)際意義�；谟^察的冠脈造影圖像序列是一個(gè)低秩背景矩陣和一個(gè)稀疏前景血管矩陣的和,本文提出一個(gè)二步魯棒主成分分析(RPCA)的算法對(duì)圖像序列中的前景血管進(jìn)行跟蹤分離。第一步RPCA算法利用前景稀疏血管的空間連通性檢測(cè)出幾乎全部的血管區(qū)域,并作為下一步的候選區(qū)域。第二步RPCA算法在第一步的基礎(chǔ)上進(jìn)一步引入前景血管的時(shí)空軌跡平滑約束和總變差(TV)正則約束,實(shí)現(xiàn)血管的精確分離。為了準(zhǔn)確評(píng)估前景血管和背景分離的效果,本文分別提出基于互信息(MI)和基于結(jié)構(gòu)相似度(SSIM)的兩種定量評(píng)價(jià)方法。本文算法在數(shù)十組臨床X射線冠脈造影圖像序列上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并和目前主流的七種基于RPCA的前景目標(biāo)分離算法進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果在定性和定量評(píng)價(jià)后證實(shí)本文算法能精確的分離血管,包括所有大血管和絕大部分細(xì)小的血管,且血管區(qū)域中遺留的背景較少,實(shí)際應(yīng)用中算法的分離效果也很理想。
【關(guān)鍵詞】：血管分離 二步魯棒主成分分析 時(shí)空軌跡 總變差 互信息 結(jié)構(gòu)相似度
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.41;R541.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 緒論7-13
• 1.1 課題研究背景及意義7
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀7-11
• 1.2.1 冠狀動(dòng)脈跟蹤的現(xiàn)狀和進(jìn)展7-8
• 1.2.2 圖像序列運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)分離的進(jìn)展8-11
• 1.3 本文研究要點(diǎn)及章節(jié)安排11-13
• 2 算法相關(guān)內(nèi)容介紹13-22
• 2.1 X射線血管造影13-15
• 2.1.1 X射線成像的基本原理13-14
• 2.1.2 X射線心血管造影14-15
• 2.2 冠狀動(dòng)脈造影15-18
• 2.2.1 冠脈造影系統(tǒng)15
• 2.2.2 冠脈造影角度15-17
• 2.2.3 冠脈造影圖像特點(diǎn)及處理難點(diǎn)17-18
• 2.3 魯棒主成分分析及優(yōu)化方法18-21
• 2.3.1 迭代閾值算法19-20
• 2.3.2 加速近端梯度算法20
• 2.3.3 增廣拉格朗日乘子法20-21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 3 二步RPCA的血管分離算法設(shè)計(jì)22-35
• 3.1 第一步結(jié)構(gòu)RPCA算法22-26
• 3.1.1 結(jié)構(gòu)稀疏范數(shù)22-24
• 3.1.2 第一步結(jié)構(gòu)RPCA算法優(yōu)化及分離結(jié)果24-26
• 3.2 第二步時(shí)空RPCA算法26-34
• 3.2.1 時(shí)域軌跡約束26-28
• 3.2.2 TV正則28-29
• 3.2.3 第二步時(shí)空RPCA算法優(yōu)化及分離結(jié)果29-34
• 3.3 本章小結(jié)34-35
• 4 血管分離評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)35-43
• 4.1 互信息測(cè)度35-38
• 4.1.1 信息熵概念35-36
• 4.1.2 互信息36-37
• 4.1.3 直方圖37-38
• 4.2 結(jié)構(gòu)相似性測(cè)度38-42
• 4.2.1 相似性度量39-40
• 4.2.2 結(jié)構(gòu)相似性理論40
• 4.2.3 結(jié)構(gòu)相似性算法40-42
• 4.3 本章小結(jié)42-43
• 5 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果43-53
• 5.1 定性結(jié)果分析43-47
• 5.2 定量結(jié)果分析47-52
• 5.3 本章小結(jié)52-53
• 6 總結(jié)與展望53-55
• 6.1 工作總結(jié)53
• 6.2 后續(xù)工作與展望53-55
• 致謝55-56
• 參考文獻(xiàn)56-59

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 康文煒;冠狀動(dòng)脈造影圖像的分割方法研究[D];吉林大學(xué);2010年

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本文編號(hào)：702539