[發明專利]一種基于帶權模糊互信息的三維醫學圖像配準方法及系統

有效

• 申請號: 201210591626.5
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103020976A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 吳茜;賈婧;劉航;吳宜燦
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明

1.一種基于帶權模糊互信息的三維醫學圖像配準方法，其特征在于，包括：圖像導入和顯示步驟，圖像預處理步驟，圖像插值步驟，圖像壓縮步驟，圖像3D/3D配準步驟和數據輸出步驟；其中，

圖像導入和顯示步驟，導入病人的三維體數據，顯示參考圖像與浮動圖像的橫斷面、冠狀面、矢狀面圖像；

圖像預處理步驟，對圖像導入和顯示模塊導入的醫學圖像進行圖像預處理；

圖像插值步驟，若為多模圖像配準，圖像預處理模塊預處理后需要對圖像進行層間插值處理，否則直接進入圖像壓縮模塊；

圖像壓縮步驟，采用基于模糊熵的圖像灰度壓縮，壓縮后的體數據輸出到圖像3D/3D配準模塊；

圖像3D/3D配準步驟，采用基于模糊熵的歸一化帶權互信息的配準方法進行配準，配準結束后將配準參數輸出到數據輸出模塊；

數據輸出步驟，顯示三維空間平移參數，三維空間旋轉參數和配準后的3D/3D融合圖像。

2.根據權利要求1所述的一種基于帶權模糊互信息的三維醫學圖像配準方法，其特征在于：所述的圖像壓縮步驟中采用基于模糊熵的圖像灰度壓縮具體為：

分級壓縮步驟，以模糊信息熵作為依據，將醫學圖像分為目標圖像和背景圖像，分級壓縮醫學圖像灰度級，步驟如下：

（1）醫學圖像被分成若干小方塊的模糊熵映射顯示；

（2）醫學圖像的灰度階數影響互信息計算量，灰度階數越多，互信息計算量越大，醫學圖像配準時間隨灰度級的增大而增加；因此在醫學圖像配準前，將待配準圖像分為目標圖像和背景圖像，并綜合考慮配準精度和配準時間兩個重要因素，將圖像灰度分別映射到不同灰度級。

3.根據權利要求1所述的一種基于帶權模糊互信息的三維醫學圖像配準方法，其特征在于：所述的圖像3D/3D配準步驟中采用基于模糊熵的歸一化帶權互信息的配準方法進行配準，具體為：

定義模糊熵步驟：

一方面，醫學圖像本身存在模糊性，因此本發明將模糊理論應用于圖像配準，首先，定義模糊熵；其次，在模糊熵的基礎上引入模糊互信息概念，其定義如（1）式所示：

FMI＝FH(A)+FH(B)-FH(A,B)?????(1)

假定圖像P的灰度隨機變量為X，其灰度取值為一個有限符號集合A＝{a₁,a₂,...,a_n}，灰度概率分布為{p(a₁),p(a₂),...,p(a_n)}，隸屬函數為{μ(a₁),μ(a₂),...,μ(a_n)}，則圖像的模糊熵定義為：

FH(X)=-Σi=1nμA(xi)P(xi)logP(xi)]]>

加權步驟：

另一方面，由于參考圖像和浮動圖像的圖像質量不同，其模糊熵值對模糊互信息值的影響也有差異，因此本發明將模糊推理理論的加權思想應用到圖像配準中，提出一種基于模糊熵的歸一化帶權互信息測度，以提高醫學圖像配準的魯棒性，其定義如（2）式所示：

FWNI=α·FH(A)+β·FH(B)FH(A,B)]]>其中0＜α＜1，0＜β＜1且α+β＝1?????(2)。