[發(fā)明專利]一種圖像配準(zhǔn)的驗證方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210367987.1
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN103700086A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧翔
• 申請（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 李慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及醫(yī)學(xué)圖像處理中的一種圖像配準(zhǔn)（Image?Registration）的驗證方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)是指，針對來自諸如磁共振成像（MRI）、計算機(jī)X射線斷層（CT）等不同形式的探測器的醫(yī)學(xué)圖像，利用計算機(jī)技術(shù)實現(xiàn)為一幅醫(yī)學(xué)圖像尋求一種或者一系列的空間變換，使它與另一幅醫(yī)學(xué)圖像上的對應(yīng)點(diǎn)達(dá)到空間上的一致，進(jìn)而能夠?qū)碜圆煌问教綔y器的醫(yī)學(xué)圖像相結(jié)合，在同一幅圖像上同時表達(dá)人體的多方面信息，從而從醫(yī)學(xué)影像上反應(yīng)人體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài)，更加直接提供人體解剖和生理病理信息。

其中，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)可分為兩類，剛體（rigid?body）圖像配準(zhǔn)和非剛體圖像配準(zhǔn)。此外，還需要對圖像配準(zhǔn)所基于的圖像配準(zhǔn)算法進(jìn)行量化驗證（quantitative?validation），以確定圖像配準(zhǔn)算法所能實現(xiàn)的配準(zhǔn)精度。

現(xiàn)有的對于剛體圖像配準(zhǔn)中的圖像配準(zhǔn)算法的量化驗證有如下兩種：

一、比較基于圖像配準(zhǔn)算法的兩幅圖像之間的轉(zhuǎn)換矩陣（transformationmatrix）和來自精標(biāo)準(zhǔn)（groundtruth）的這兩幅圖像之間的轉(zhuǎn)換矩陣，得到這兩個轉(zhuǎn)換矩陣之間的差值（也稱為誤差測量值）；

二、計算參考圖像（reference?image）和活動圖像（moving?image）中在預(yù)先選取的標(biāo)記（landmark）上的目標(biāo)配準(zhǔn)誤差（TRE，Target?Registration?Error）。

在上述第一種方法中，基于某一圖像配準(zhǔn)算法得到的轉(zhuǎn)換矩陣為利用該圖像配準(zhǔn)算法對這兩幅圖像進(jìn)行圖像配準(zhǔn)后得到的轉(zhuǎn)換矩陣；所謂精標(biāo)準(zhǔn)為預(yù)先定義的圖像配準(zhǔn)的精確數(shù)據(jù)，其中包括能夠?qū)崿F(xiàn)兩幅圖像之間精確的圖像配準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換矩陣等數(shù)據(jù)；所謂來自精標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換矩陣是指精標(biāo)準(zhǔn)所定義的對于這兩幅圖像進(jìn)行剛體圖像配準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換矩陣。因此，通過基于某一圖像配準(zhǔn)算法的轉(zhuǎn)換矩陣與來自精標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換矩陣之間的差值，可以確定該圖像配準(zhǔn)算法所實現(xiàn)的配準(zhǔn)的精度。這里，精標(biāo)準(zhǔn)為本領(lǐng)域公知的概念，其可通過人工手動配置等方式實現(xiàn)，關(guān)于具體如何獲得精標(biāo)準(zhǔn)的方法本文不做描述。

在上述第一種方法中，所得到的驗證指標(biāo)有多個。假定轉(zhuǎn)換矩陣包括三個平動分量（translationcomponent）和三個旋轉(zhuǎn)分量（rotation?component），那么計算得到的轉(zhuǎn)換矩陣之間的差值就包括三個平動分量的差值和三個旋轉(zhuǎn)分量的差值，共六個差值，即得到六個驗證指標(biāo)。而由于這六個差值很可能體現(xiàn)出不同的差異趨勢，比如：某一平動分量的差值為正向的，而另一平動分量的差值為負(fù)向的，則這六個差值不能直接反映出兩個轉(zhuǎn)換矩陣之間差值的幾何意義。也就是說，根據(jù)現(xiàn)有的這種計算轉(zhuǎn)換矩陣差值的量化驗證方法所得到的驗證指標(biāo)不能直觀反映圖像配準(zhǔn)算法的配準(zhǔn)精度。進(jìn)一步的，在同時驗證多個圖像配準(zhǔn)算法時，采用此種量化驗證方法得到的驗證指標(biāo)無法直接用來比較這些圖像配準(zhǔn)算法的配準(zhǔn)精度。

在上述第二種方法中，所選取的標(biāo)記在圖像中的位置對TRE的計算值影響較大，比如：如果所選取的標(biāo)記的位置離旋轉(zhuǎn)中心較遠(yuǎn)，則計算出的TRE的值將較大，所以需要謹(jǐn)慎的選擇標(biāo)記的位置。此外，還需要人工手動的對標(biāo)記填加高準(zhǔn)確的注釋。因此，此種方法需要耗費(fèi)很多人力和時間。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種圖像配準(zhǔn)的驗證方法和系統(tǒng)，其所得到的驗證指標(biāo)能夠直觀的反映剛體圖像配準(zhǔn)的精度，且易于實現(xiàn)，不必耗費(fèi)較多的人力和時間。

本發(fā)明提出一種對剛體圖像配準(zhǔn)算法進(jìn)行驗證的方法，該方法可以包括：獲取利用被驗證的剛體圖像配準(zhǔn)算法對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行剛體圖像配準(zhǔn)所得到的第一轉(zhuǎn)換矩陣；獲取精標(biāo)準(zhǔn)所定義的對于該圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行剛體圖像配準(zhǔn)的第二轉(zhuǎn)換矩陣；計算所獲取的所述第一轉(zhuǎn)換矩陣和所述第二轉(zhuǎn)換矩陣中各個分量的差值；根據(jù)所述第一轉(zhuǎn)換矩陣和所述第二轉(zhuǎn)換矩陣中各個分量的差值計算得到單一的驗證指標(biāo)，該單一的驗證指標(biāo)能夠表征該被驗證的剛體圖像配準(zhǔn)算法的配準(zhǔn)精度。采用此種方法所得到的驗證指標(biāo)能夠直觀反映圖像配準(zhǔn)算法的配準(zhǔn)精度。