数字视网膜图像血管分割

随着图像处理技术迅猛发展，人们能够更好治疗某些疾病以及预后恢复情况的及时监控，从而使得诊疗水平得到极大的改善。 图像计算机系统的建立，可以对眼底很多组织进行定量，测量和检测，在正常和异常间做出明确鉴别，使系统的研究逐渐向标准化发展。医学图像处理是图像处理领域中的重点与难点问题之一。随着数字图像处理技术的快速发展，借助电子计算机等辅助手段，医学图像的提取方法以及图像质量都得到极大的提高。眼底视网膜图像使人体唯一可以非创伤直接观察的较深层微血管，对视网膜血管的分析研究有助于疾病的精确诊断。然而，由于视网膜血管图像的灰度分布不均匀，目标血管与图像背景的对比度低，再加上图像噪声的污染，使视网膜血管的自动分割非常困难。所以，通过建立眼底视网膜图像的计算机辅助分析系统，对眼底视网膜组织进行定量分析与定性检测，对临床眼科学的病理诊断具有非常重要的意义。 关键词 图像处理技术；血管分割；图像标配；图像连接

视觉作为人类最高级感知器官，能够感知电磁波谱以内的视觉波段。图像是人类进行感知世界的视觉基础，图像信息技术的存储和分析对于人类科技发展具有重要意义。自世界第一台计算机1946年问世以来，计算机辅助操作系统应用范畴已从传统的数值计算扩展到现代社会各个领域。随着计算机科学技术的迅速发展，利用计算机进行图像处理已经成为研究重点，并逐步形成了完整的科学体系。医学图像处理作为数字图像处理的重要分支，从发展初期就占据了医学研究领域的主体地位。自1895年伦琴发现X射线后，医学图像成像技术（如计算机断层扫描技术、核磁共振成像技术等）为临床诊断提供了丰富的数据资源。通过对人体组织以及内部器官的二维或三维成像，可以有助于医生进行精确诊断及治疗。目前，医学成像分析已经成为现代医学检查、诊断以及虚拟治疗等方面的重要手段。 上世纪70年代，图像处理技术被引入到眼科学领域。通过借助计算机图形分析技术，对眼科疾病进行定量分析与诊断。眼底视网膜血管图像是人体唯一可以非创伤观察的较深层微血管，其血管真径，弯曲程度和颜色等结构变化可以反映人体高血压、糖尿病以及动脉粥样硬化等临床病理特征。常见的眼底视网膜疾病主要包括以下五种：1、血管和血管系统的病变；2、视网膜炎症；3、视网膜脱离；4、视网膜变性及营养不良；5、视网膜肿瘤。其中，基于血管和血管系统病变引起的糖尿病性眼底病变是造成人类失明的重要原因。在视力损伤前，对患者定期进行视网膜疾病筛查，能够及时发现病变，对糖尿病性视网膜疾病的治疗具有重要意义。 因此，将视网膜图像处理与计算机处理技术相结合，建立眼底视网膜图像的计算机研究系统，对眼底视网膜血管进行定量检测，有助于医生进行临床病理诊断，具体优势如下：1、进行眼底视网膜疾病辅助诊断：由于眼底照相系统拍摄角度以及范围比较大，所以能够对眼底视网膜以及视神经等疾病的病理性变化进行辅助研究和诊断；2、患者眼底视网膜疾病筛检：通过使用数字化眼底照相机，医生能够及时得到眼底视网膜彩色图片，可以方便快速的实现眼底视网膜疾病的监测，提高了早期查出率；3、建立眼底视网膜图像的动态变化图谱，通过采集不同时期患者眼底视网膜图像分析，并比较视网膜血管直径以及走向等不同特征，可以对疾病的发展行掌控。此外，通过对眼底视网膜数据库的探索，也为我国眼科学的精确诊断提供了良好的经济效益以及应用前景。 但是由于眼底视网膜血管图像获取比较模糊，造成目标血管与背景的对比度相对较低，特别是医学成像时受噪声污染，使得视网膜图像的分析诊断相对困难。由于视网膜血管的宽度变化范围较大，而且血管走向复杂，使得人工视网膜血管分割相对困难，通过计算机辅助操作系统建立视网膜分析诊断平台，不仅可以改善图像质量，而且能够进行视网膜血管的自动分割，有助于临床诊断水平的显著提高。 目前，已有很多方法提出对视网膜血管的自动分割。