[發明專利]三維大腦磁共振圖像大腦皮層表面最大主方向場彌散方法

有效

• 申請號: 201010197300.5
• 申請日: 2010-06-10
• 公開（公告）號: CN101866485A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 郭雷;李剛;聶晶鑫;趙天云;韓軍偉;胡新韜
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T17/40;A61B5/055
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種三維大腦磁共振圖像的大腦皮層表面上最大主方向場彌散方法，其特征在于步驟如下：

步驟1對三維大腦磁共振圖像進行預處理和大腦皮層表面重建：利用變形模型方法去除腦殼，利用配準方法去除非大腦組織，利用高斯混合模型和馬爾科夫隨機場方法對圖像進行組織分割，得到白質、灰質和腦脊髓液三種組織類型表示的圖像，利用基于圖的方法對白質圖像進行拓撲校正，利用Marching?Cubes方法重建由三角形表示的大腦皮層表面；

步驟2計算大腦皮層表面上頂點的主曲率、主方向以及主曲率的導數：利用有限差分方法計算大腦皮層表面上頂點的主曲率、主方向以及主曲率的導數，當每個頂點的最大主曲率在最大主方向的導數為正值時，將該頂點的最大主方向改為相反方向；

步驟3對最大主方向場進行彌散：利用alpha-expansion圖割方法最小化能量函數

E=Σ(x,y)∈NVx,y(lx,ly)+Σx∈SDx(lx)]]>

其中，x和y為大腦皮層表面上的頂點坐標，p(x)為頂點x處原始的最大主方向；(x，y)∈N表示x和y為相鄰頂點的集合，S為大腦皮層表面上的所有頂點的集合；||·||為2范數；為頂點x彌散的最大主方向，l_x為頂點x彌散的最大主方向在解空間的標識且l_x∈L；為頂點y彌散的最大主方向，l_y為頂點y彌散的最大主方向在解空間的標識且l_y∈L；

所述的L＝{l¹，l²，...，lⁿ}為離散的彌散的最大主方向場的解空間Θ＝{v¹，v²，...，vⁿ}的標識，其中n＝n_θ×(n_φ-2)+2；n_θ為x-y平面中離散角度的數目為12～36；n_φ為z軸方向中離散角度的數目為9～18；

所述解空間Θ中v¹＝(0，0，1)，vⁿ＝(0，0，-1)；

vⁱ＝(cos(((i-2)％n_θ)·2π/n_θ)sin((1+(i-2)/n_θ)·π/n_φ)，sin(((i-2)％n_θ)·2π/n_θ)sin((1+(i-2)/n_θ)·π/n_φ)，cos((1+(i-2)/n_θ)·π/n_φ))，1＜i＜n；

所述g(x)＝exp(-λ·|c(x)|)，所述g(y)＝exp(-λ·|c(y)|)，所述h(x)＝1-g(x)，其中λ為權重參數為5.0～10.0，c(·)為最大主曲率；

利用alpha-expansion圖割方法求解，得到彌散的最大主方向場；

步驟4將彌散的最大主方向場投影到每個頂點的切平面內。