[發明專利]小鼠三維CT圖像的非剛性配準方法

有效

• 申請號: 201310193801.X
• 申請日: 2013-05-22
• 公開（公告）號: CN103337065A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 屈曉超;徐顯輝;陳雪利;劉沐寒;朱守平;金征宇;梁繼民;田捷
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T5/00
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及醫學圖像處理領域，更進一步涉及醫學圖像的配準方法。本發明可以用于小鼠三維CT圖像的配準。?

背景技術

醫學圖像配準在醫學圖像分析和臨床實驗中都有著重要的作用，可以用于圖像分割、圖像融合、手術導航等技術。在醫學實驗中，小鼠常作為研究的對象，在分析和處理小鼠三維圖像前，圖像配準是很有必要的。但是小鼠的身體結構比較復雜，不同的圖像之間經常有不規則的非剛性形變，而且軟組織與骨骼的形變程度是不一樣的，在配準的時候需要將軟組織與骨骼區別對待，否則不能得到很好的配準結果。傳統的剛性配準方法并不能很好的完成這種配準任務，必須采用非剛性配準方法，但是這樣會造成配準時間太長，實用性不強等問題。?

Xia?Li等人在“Automatic?nonrigid?registration?of?whole?body?CT?mice?images.Medical?Physics35(4)20081507–1520.”中提出一種小鼠整體三維CT圖像的配準方法。該方法首先利用基于仿射變換的配準方法對小鼠在圖像中的相對位置進行校正，然后利用點配準算法對小鼠圖像進行粗配準，最后利用一種非剛性配準算法對小鼠圖像進行精細配準。該方法配準后的結果有非常高的配準精度，并且能夠實現不同小鼠個體圖像的配準。該方法的不足之處有二：其一是配準耗費的時間太長，沒有太大的實用性；其二是不能用于小鼠身體形變太大的情況。?

Martin?Baiker等人在“Atlas-based?whole-body?segmentation?of?mice?from?low-contrast?Micro-CT?data.”中提出用小鼠三維CT圖像與小鼠圖譜配準的方法。該方法首先對小鼠圖譜中的骨骼按照小鼠的解剖學結構手工分割每個骨頭關節，在配準是先將小鼠CT圖像的骨骼與圖譜的骨骼按每個關節進行配準，然后配準小鼠CT圖像與圖譜的皮膚表面，得到的變換應用于整個小鼠的軟組織。該方法的配準結果有很高的配準精度，并且能夠應用于小鼠器官的精確分割。該方法的不足之處：小鼠圖譜骨骼的手工分割一般難以實現，配準的過程復雜。?

發明內容

本發明的目的在于克服上述已有技術的不足，提出一種三維CT圖像非剛性配準方法，用于實現小鼠三維CT圖像的配準。?

為實現上述目的，本發明1.小鼠三維CT圖像的非剛性配準方法，所述方法包括：?

A對小鼠三維CT圖像的源圖像的方向位置等進行校正;?

B用閾值分割算法分割小鼠圖像，得到源圖像和目標圖像的小鼠骨骼，分別提取骨骼切片連通域的質心作為特征點，得到源圖像特征點與目標圖像特征點；?

C對步驟B中源圖像特征點與目標圖像特征點進行匹配，由匹配后的特征點計算薄板樣條變換的矩陣，并采用分層變換的方式對小鼠源圖像進行薄板樣條變換。?

D最后對薄板樣條變換后的小鼠源圖像與目標圖像進行精細配準。?

在上述技術方案的基礎上，所述步驟C中匹配的算法采用TPS-RPM點匹配算法?

在上述技術方案的基礎上，所述步驟C中匹配的算法采用ICP點匹配算法。?

本發明還提供小鼠三維CT圖像的非剛性配準方法，包括如下步驟：?

1）源圖像剛性校準步驟，其包括：?

對源圖像進行剛性變換，使源圖像中小鼠的頭尾方向，小鼠仰臥姿勢和小鼠的主軸線與目標圖像一致；?

（2）特征點提取步驟，其包括：?

2a）采用閾值分割方法分割源圖像和目標圖像，得到源骨骼圖像和目標骨骼圖像；?

2b）計算目標骨骼圖像中每個與小鼠的主軸線垂直切面中連通域的面積，計算面積大于設定閾值的連通區域的質心，得到目標圖像特征點；?

2c）計算源骨骼圖像中每個與小鼠主軸線垂直切面中連通域的面積，計算面積大于設定閾值的連通區域的質心，得到源圖像特征點；?

（3）特征點匹配步驟，其包括：?

匹配源圖像特征點與目標圖像特征點，得到匹配特征點；?

（4）薄板樣條變換步驟，其包括：?

4a）對源圖像進行采樣間隔為4*4*4的下采樣，得到下采樣圖像；?

4b）利用源圖像特征點和匹配特征點，對下采樣圖像進行薄板樣條變換，得到配準采樣圖像；?

4c）計算配準采樣圖像在薄板樣條變換時每個坐標的偏移量，得到薄板樣條偏移場；?

4d）采用三次線性插值方法對薄板樣條偏移場進行采樣間隔為4*4*4的上采樣插?值，得到配準偏移場；?