Journal of Computer Applications
计 算 机 应 用 ,2015, 35( 6): 1734 - 1738
ISSN 1001-9081
CODEN JYIIDU
2015-06-10
http://www. joca. cn
文 章 编 号 :1001 -9081 (2015) 06-1734- 05
doi: 10.11772/j. issn. 1001-9081.2015.06.1734
冠脉造影图像序列的时空滤波
周镇镇1,孙丰荣1 *,宋尚玲2,王丽新1,栾玉环1,姚桂华3
(1.山东大学信息科学与工程学院,济 南 250100 ; 2.山东大学第二医院设备部,济 南 250033; 3.山东 大学齐鲁医院心内科,济 南 250012)
(*通信作者电子邮箱sunfr@ sdu. edu. cn)
摘 要 :为了降低冠脉造影图像的噪声、提高冠心病临床诊断的准确率,达到 低 X -射线辐射剂量的前提下获得高
质量图像的临床应用目的,提出一种冠脉造影图像序列的时空滤波方法。将小波降噪中的阈值降噪思想引入到快速
离散正交S 变换(FD0ST)中,提出了基 于 FD0S T的软阈值降噪算法对冠脉造影图像进行空域滤波;使用小波降噪对
冠脉造影图像序列进行时域滤波,充分利用小波降噪的时间平滑性;加入预处理环节,使用海森矩阵增强冠脉造影图
像中的线状结构。仿真及实验结果表明了降嗓后的图像信噪比和对比度相比原图像大幅提高,说明了该方法适用于
低剂量辐射下的冠脉造影图像序列降噪。
关键词:冠脉造影;时空滤波;快速离散正交S 变换;小波变换;软阈值降噪算法;海森矩阵
中图分类号:TP391.41 文献标志码:A
Spatial-temporal filtering for coronary angiography image sequence
Z H O U Zhenzhen1, SUN Fengrong1 , S O NG Shangling2, W A N G Lixin1, LUA N Yuhuan1, Y A O Guihua3
(1. School of Information Science and Engineering, Shandong University, Jinan Shandong 250100, China;
2. Equipment Department, The Second Hospital o f Shandong University, Jinan Shandong 250033, China;
3. Cardiology Department, Qilu Hospital of Shandong University, Jinan Shandong 250012, China)
Abstract: In order to reduce the noise of coronary angiography image sequence, enhance the diagnostic accuracy for
coronary heart disease, and eventually acquire superior image quality under low X-ray dose, a method of spatial-temporal
filtering for coronary angiography images was proposed. By introducing the idea of threshold noising in wavelet denoising into
the Fast Discrete Orthonormal Stockwell Transform ( FDOST),a soft-threshold denoising algorithm based on FDOST was
proposed for the spatial denoising of coronary angiography images. The conventional wavelet denoising was used for temporal
denoising of coronary angiography images, taking advantage of its time smoothing feature. Hessian matrix was used in pre
processing to track the line-like structure of coronary angiography images. The simulation and experimental results show that
the signal-to-noise ratio and contrast-to - noi s e ratio of the denoised images are improved significantly compared with the original
image, and the proposed method is suitable for the denoising of low-dose coronary angiography image sequence.
Key words: coronary angiography; spatial-temporal filtering; Fast Discrete Orthonormal Stockwell Transform (FDOST);
wavelet transform; soft-thresholding-based denoising method; Hessian matrix
o 引言
随着血管内超声、螺 旋 C T 扫描、光学相干断层成像等技
术在临床上的应用,为冠心病的诊断与治疗提供了更多的信
息 ,但因它们价格昂贵而无法普及,所以冠脉造影仍是目前临
床诊断冠心病的金标准。冠脉造影就是利用血管造影机,通
过心导管经皮穿刺进人下肢股动脉,沿降主动脉逆行至升主
动脉根部,然后探寻至冠状动脉口,注人造影 剂,使冠状动脉
显影。进行冠脉造影时,尽管造影剂使血管与其他组织的对
比度增加,但造影剂分布的不均勻以及成像噪声会劣化图像
质量,降低诊断的准确率,并增加后续图像分析处理的难度。
欲得到高质量、清晰可辨的冠脉造影 图像,需 要 增 大 X -射线
的辐射剂量,而这样会加重对患者和医护人员的辐射危害。
为了降低冠脉造影图像的噪声,提高冠心病临床诊断的
准确率,达到在低X -射线辐射剂量的前提下获得高质量图像
的临床应用目的,前人做了大量研究工作。Funama等⑴提出
了一种与低管电压技术相结合的混合迭代冠脉造影重建算
法 ,其能在电压降低76% 的情况下,获得与标准电压相同的
图像质量。Fimama等 在 冠 状 动 脉 造 影 中 应 用 反 投 影 重 建
算法 ,结果证明其算法可以提高血管在低剂量辐射下的辨识
度 ,图像质量在统计意义上与高剂量辐射下相比并无明显区
另IJ。以上两种方法都只考虑了空域降噪,没有把冠脉造影图
像序列的时域信息纳人考虑范围。另一些研究者则充分利用
冠脉造影图像序列的时间冗余性进行时空滤波,如 CeSarelli
等[3]认为量子噪声服从泊松分布且与信号强相关,利用沙威
特分布(Skellam Distribution)计算信号与噪声的统计差异,建
收稿日期=2015-01-05 ;修回日期=2015-03-24。
基金项目:国家自然科学基金资助项目(61071053);山东省自然科学基金资助项目(ZR2014FM006) 。
作者简介:周镇镇(1991 - ) ,女 ,山东聊城人,硕士研究生,主要研究方向 :医学图像处理; 孙丰 荣 (1969 - ) ,男 ,山东 泰安人,教 授 ,博士 ,
主要研究方向:医学图像处理; 宋尚玲(1978 - ) ,女 ,山东淄博人,博 士 ,主要研究方向:计算机 视觉、生物特征识别 ; 王丽新 (1991 - ) ,女 ,山
东聊城人,硕士研究生,主 要研 究 方 向:医 学 图 像 处 理 ; 栾 玉 环 (1987 - ) ,女 ,山 东 烟 台 人 ,硕 士 ,主 要 研 究 方 向 :医 学 图 像 处 理 ; 姚桂华
(1969 - ) ,男 ,山东济南人,主任医师,博士 ,主要研究方向:心血管疾病的诊断与治疗。