本發明涉及一種用于血管造影的影像數據處理系統以及應用在多角度造影下血管對應位置關系的便捷檢索系統，包括多投照角度造影影像的極線約束關系和對應位置特征點檢測，尤其涉及確定不同角度造影中形態學差異較大血管、或形態學比較相似的多條血管的對應關系。

背景技術：

為了使血管造影影像更真實地反映血管分布結構，目前臨床造影系統常對血管進行多角度x射線造影，并通過臨床醫生對多角度造影影像對應關系的檢查，確定血管的真實結構。但當血管的形態學差異較大時，或者存在多條血管形態學比較相似時，有時難以確認同一條血管在兩個投照角度造影影像中的位置關系。

除此之外，目前現有技術中，還可通過導絲經皮介入血管，根據導絲在多角度造影影像中的位置確定對應血管。該方法盡管能實現確認多角度造影影像中的對應血管，但需要導絲經皮介入，存在創傷、操作復雜風險大，且用時較長不能夠快速得到結果；由于導絲的使用，也導致成本上升。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明實施例提供一種多角度造影下血管對應位置關系檢索方法及系統，通過兩個造影面的極線約束關系確定兩個造影角度影像中血管位置的對應關系。為達到上述目的，本發明具體提供了如下技術方案：

一方面，本發明提供了一種多角度造影下血管位置關系檢索系統，該系統包括造影機、造影影像接收模塊、中心點校準模塊、特征點檢測模塊、特征點對應血管模塊，其中：

所述造影機用于多投照角度的血管造影，以及對該造影影像進行采集；

所述造影影像接收模塊用于接收所述造影機傳出的影像，并將該影像傳輸給中心點校準模塊；

所述中心點校準模塊，用于校準多角度造影系統機械臂松動或旋轉引起的中心點偏移；

所述特征點檢測模塊，用于接受顯示模塊輸入的基準影像目標血管的若干特征點，并通過空間極線約束關系檢測第二影像對應特征點；

所述特征點對應血管模塊用于確定特征點所在血管，所述特征點是指能表示血管形態特征的解剖標志點。

優選地，所述中心點校準模塊進一步包括：

校準點輸入模塊，其用于接受用戶輸入的兩個投照角度造影影像若干對對應位置特征點；極線約束模塊，其用于通過極線約束關系，計算基準影像的投影點在第二影像中的極線；誤差最小化模塊，其用于將第一投照系統作為固定系統，將若干校準點在第二影像的投影點與相應極線間距離的綜合定義為誤差函數，通過誤差函數調整極線約束關系，校準第二投照系統中心點位置；中心點變換模塊，使用誤差結果對第二造影角度中心點空間位置進行變換，以減小兩個角度造影中心點偏移誤差。其中，所述中心點為造影機中c型臂的旋轉中心，或其他造影設備進行造影時的取景空間中心。

優選地，所述特征點檢測模塊進一步包括：

基準影像特征點輸入模塊，其用于人工選取基準影像目標血管若干特征點；極線約束模塊，使用空間極線約束關系計算基準影像特征點在第二影像的極線位置；第二影像特征點對應位置獲取模塊，利用第二影像中若干條極線和血管的相交位置確定基準影像特征點在第二影像中的對應位置。

優選地，利用極線約束關系對兩個角度造影的中心點進行校準，避免搜索誤差。

優選地，通過中心點偏移校準后的空間約束關系，搜索基準角度造影影像目標血管特征點在第二角度影像的對應位置。

優選地，在目標血管段設置若干特征點，由特征點在兩個角度造影影像的位置關系確定特征點所在血管的對應位置關系。

優選地，所述系統還包括顯示模塊，所述顯示模塊用于人機交互輸入特征點，并顯示對應位置特征點檢測結果。

另一方面，本發明還提供了一種多角度造影下血管對應位置關系檢索方法，該方法可以基于如上所述的系統實現，該方法包括：

步驟一、接收至少兩個投照角度造影影像，并儲存；

步驟二、選擇所述至少兩個投照角度造影影像中的對應解剖點作為校準點，并對所述至少兩個投照角度造影影像進行中心點校準；

步驟三、對中心點校準后的所述至少兩個投照角度造影影像，選擇目標血管在基準影像上的特征點，并計算該特征點在另一影像上的極線，通過極線與血管的交點判斷所述另一影像中目標血管位置。

優選地，所述步驟三中，通過空間極線約束關系計算基準影像上的特征點在第二影像上的極線。

優選地，所述特征點位于主支血管與分支血管的交點。

優選地，所述方法及系統尤其適用于血管在不同造影角度形態學差異較大，或存在多條血管形態學比較相似時，確定同一條血管在不同造影角度影像的對應位置關系。

與現有技術相比，本發明技術方案簡化了現有技術中直接對血管進行對應關系檢測的復雜性；并基于空間約束關系對至少兩個角度造影影像進行對應特征點檢測，在實現無創檢測的同時保證了檢測結果的準確性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為多角度造影下血管對應位置關系檢索系統示意圖；

圖2為中心點校準模塊示意圖；

圖3為特征點檢測模塊示意圖；

圖4為雙投照系統空間坐標系和極線約束關系示意圖；

圖5為雙投影系統中心點偏移示意圖；

圖6a為用戶選擇的中心點校準前的多條形態學相似血管多角度造影下血管對應位置關系示意圖；

圖6b為中心點校準后的多條形態學相似血管多角度造影下血管對應位置關系示意圖；

圖7a為中心點偏移校準前形態學差異較大血管多角度造影下血管對應位置關系示意圖；

圖7b為中心點偏移校準后形態學差異較大血管多角度造影下血管對應位置關系示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明實施例進行詳細描述。應當明確，所描述的實施例僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本領域技術人員應當知曉，下述具體實施例或具體實施方式，是本發明為進一步解釋具體的發明內容而列舉的一系列優化的設置方式，而該些設置方式之間均是可以相互結合或者相互關聯使用的，除非在本發明明確提出了其中某些或某一具體實施例或實施方式無法與其他的實施例或實施方式進行關聯設置或共同使用。同時，下述的具體實施例或實施方式僅作為最優化的設置方式，而不作為限定本發明的保護范圍的理解。

實施例1：

如圖1所示，本發明提供一種多角度造影下血管對應位置關系的檢索系統，該系統包括造影機、造影影像獲取模塊、中心點校準模塊、特征點檢測模塊、特征點對應血管模塊和顯示模塊，該造影機可以是例如x射線造影機、ct等可能的造影設備，其中：

所述造影機用于對血管進行多角度造影；所述造影影像接收模塊用于接收多投照角度的造影影像并將影像傳入中心點校準模塊，需要強調的是，該處的多角度造影，可以是兩個角度、三個角度，以至于更多個角度，當選取的角度越多，則檢索的精確性越高，當選用的角度較多時，其中心點校準以及特征點的對應算法是相同的，例如仍然可以選用一張造影作為基準影像，從而計算其余的一幅或多幅圖像的對應極線，在后續的具體實施例中，僅以兩個角度造影予以舉例說明，但不應將之視為本發明保護范圍的限定而解讀；所述中心點校準模塊包括校準點輸入模塊、極線約束模塊、誤差最小化模塊和中心點變換模塊，用于減小多角度造影存在的中心點偏移，并將校準后的影像傳輸給對應特征點檢測模塊；所述對應特征點檢測模塊用于檢測基準影像輸入特征點在第二影像的對應特征點；所述特征點對應血管模塊接收特征點檢測模塊輸出的第二度影像特征點，并確認第二影像對應特征點所在血管；所述顯示模塊用于人機交互，進行人工選取校準點的輸入和搜索結果輸出。

所述中心點校準模塊用于減小多角度造影存在的中心點偏移：如圖2所示，其中校準點輸入模塊用于接收用戶在兩個造影角度影像上選擇的若干對應位置投影點；極線約束模塊用于計算兩個投影點對應的極線；誤差最小化模塊將兩投影面中投影點與極線的距離和定義為誤差函數，并求得誤差函數值；中心點變換模塊基于誤差最小化模塊計算結果對第二造影角度中心點物理位置進行變換，以校準兩個角度造影中心點偏移誤差。

所述特征點檢測模塊用于檢測基準影像特征點在第二影像中的對應位置；如圖3所示，其中基準影像特征點輸入模塊，其用于人工選取基準影像目標血管若干特征點；極線約束模塊，使用空間極線約束關系計算基準影像特征點在第二影像的極線位置；第二影像特征點對應位置獲取模塊，利用第二影像中若干條極線和血管的相交位置確定基準影像特征點在第二影像中的對應位置。

實施例2

在一個具體的實施例中，參照圖4，進一步闡述本發明中極線約束關系，需要指明的是，極線的約束關系可以采用多種，例如現有技術中的空間偏移算法等，而以下實施例，僅作為一個優選的實施例，來進一步闡述本發明的原理，但不應作為本發明保護范圍的限定解讀。

空間點在兩個投影面的極線約束關系如圖4所示。空間中一點d在第一投影面的投影點為d1，d與d1的連線在第二投影面的投影線l1定義為d1在第二投影面的極線，d與d2的連線在第一投影面的投影線l2定義為d2在第一投影面的極線。當兩個角度投影的中心點重合時，d1一定位于投影線l2上，d2一定位于投影線l1上，該空間對應關系稱作極線約束。

如圖4所示雙投照系統空間坐標系，坐標系原點為該投照系統中心點，第一投照系統射線源為f1，f1d1為射線源到d1的單位向量，第二投照系統射線源為f2，f2d2為射線源到d2的單位向量，c1、c2為投照系統中心點在兩個投影面的投影點。假設d的空間坐標為x(x,y,z)，則對x有

[ru,rv,rw]^t＝p[x,y,z,1]^t

該點在第一投影面的像素位置為(x1,y1)＝(ru/rw,rv/rw)，投影矩陣p由立體理論計算獲得，表達式為

其中，

u,v：影像像素維數

is：影像u方向或v方向的實際長度

sid：x射線源與影像增強器距離

sod：x射線源與被投照物體距離

θ：第一角度(左前斜/右前斜，左前斜為正，第一投照系統)

ψ：次要角度(頭位/足位，頭位為正，第一投照系統)

根據該點在第一投影面的像素位置(x1,y1)計算出該點在投影面的真實坐標位置：xk＝k1·x，yl＝l1·y，k1、l1為投影面的兩個坐標向量，則第一投影面投影點在第二投影面對應的極線為yl(xk)滿足：

υf1f2+μf1d1+f1＝xkk2+yll2+c2，

其中f1f2為第一投照系統射線源到第二投照系統射線源的單位向量。

同理，可計算出第二投照系統投影點d2和對應極線。

實施例3

本實施例用于描述中心點偏移校準具體方法，該方法僅作為一具體的可用實施例進行舉例，而不應當以其具體的計算方式作為本發明的限定范圍理解。在一個具體的實施方式中，例如以兩個角度影像為例，當兩個角度投影的中心點存在偏移時，系統不滿足極線約束關系，投影點相對投影線存在相應偏移量。如圖5所示，該雙投照系統的第一投照系統和第二投照系統存在中心點偏移(o1-o2)，圖中校準點a和點b在第二影像的投影點a2、b2與第一影像投影點a1、b1對應的極線la、lb存在偏移量。當系統檢測該偏移量不為零時，即所述誤差函數不為零時，將第一投照系統作為固定系統，對第二投照系統做中心點偏移校準。

如圖5所示，第一投照系統射線源為f1，f1o1為射線源到中心點投影點o1的單位向量，第二投照系統射線源為f2，f2o2為射線源到中心點投影點o2的單位向量，則這兩條投影線向量分別為

f1+τf1o1

和

f2+σf2o2，

由空間理論驗證，此時當校準后的第二投照系統中心點o位于兩條投影線公垂線時，誤差最小化模塊所定義誤差函數值最小，所以該點所在直線向量s滿足

s＝(f1+τf1o1)-(f2+σf2o2)，

約束條件：

sf1o1＝0,

sf2o2＝0,

解上述方程，得到：

和

則所求點o位置為

o＝f1+τf1o1+1/2s，

即第二投照系統校準后的中心點位置。

實施例4

在又一個具體的實施例中，本發明公開了一種用于確定多角度造影下血管位置對應關系的檢索方法，該方法包括以下步驟：

工作時，首先從造影機接收兩個投照角度幅造影影像并存入計算機；其次，如圖6a用戶通過顯示模塊選擇兩幅影像中的對應解剖點作為校準點，使用中心點校準模塊對多角度造影進行中心點校準；其次，如圖6b，對中心點校準后的兩幅影像，用戶選擇目標血管在基準投照角度造影影像上a,b兩點(血管主支與分支交點)作為特征點，計算機通過空間極線約束關系計算該點在第二影像上的極線(該約束關系及計算方法，可以采用例如實施例2中所述的方法)。圖6a中血管l和m具有十分相似的形態學特征，肉眼難以判斷l、m血管與圖6b中血管的對應關系。而使用本方法時，a，b兩點在第二影像上的兩條極線分別與m’血管相交于該血管的分叉點，因此，m與m’對應為空間中同一條血管。而極線與x血管交點處無分叉血管，所以該交點不是基準影像中特征點在第二影像的對應位置，即m與x對應為空間中不同血管。注：圖6中投影點與對應極線顏色相同。

同樣的，圖7a為另外兩幅影像中心點偏移校準示意圖。圖7中血管l和l’為空間一條血管在不同角度的造影，但形態學差異較大，肉眼難以直接判斷是否對應為同一條血管。使用本方法時，a,b兩點在第二影像上的兩條極線分別與l’相交于該血管的分叉點，而與x血管交點處無分叉血管，因此可以確認l和l’對應為空間同一條血管。

優選的，本系統和方法尤其適用于圖6和圖7所示情況：通過指定具有明顯特征的血管解剖點，確定多條形態學十分相似的血管，或在不同角度造影形態學差異較大的血管位置對應關系，相對肉眼觀測可以取得更高的準確率。

本發明的創新點之一就在于在造影影像的目標血管上設置若干特征點，由兩個造影角度影像特征點的對應關系確定特征點所在血管的對應關系，簡化了直接對血管進行對應關系檢測的復雜性；基于空間約束關系對兩個角度造影影像進行對應特征點檢測，在實現無創檢測的同時保證了檢測結果的準確性。

本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例方法中的全部或部分流程，是可以通過計算機程序來指令相關的硬件來完成，所述的程序可存儲于一計算機可讀取存儲介質中，該程序在執行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的存儲介質可為磁碟、光盤、只讀存儲記憶體(read-onlymemory，rom)或隨機存儲記憶體(randomaccessmemory，ram)等。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以權利要求的保護范圍為準。