[發(fā)明專利]一種心臟圖像的配準(zhǔn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310247387.6
• 申請(qǐng)日: 2013-06-20
• 公開（公告）號(hào): CN104240226B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 莊嚇海;蘭添
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司
• 主分類號(hào): G06T7/30
• 分類號(hào): G06T7/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種心臟圖像的配準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)

目前，對(duì)于心臟圖像，常用的仿射變換配準(zhǔn)方法，包括通過人機(jī)交互的手動(dòng)或半自動(dòng)方法和基于體像素的回溯性配準(zhǔn)技術(shù)。

人機(jī)交互的手動(dòng)或半自動(dòng)方法比較繁復(fù)、效率低、并且觀察者之間和觀察者自身都存在較大的差異。

基于體像素的回溯性配準(zhǔn)技術(shù)為基于圖像中所有體素的配準(zhǔn)方法，其中主要分為基于灰度的方法和基于特征的方法。其中基于特征的方法需要對(duì)圖譜圖像預(yù)先提取一些顯著的特征并且在目標(biāo)圖像搜索匹配。這種方法通常具有較大的挑戰(zhàn)性。而基于灰度的配準(zhǔn)方法不需要做特征提取，而是對(duì)所有體素點(diǎn)進(jìn)行配準(zhǔn)，因而具有較好的魯棒性和準(zhǔn)確性。如基于互信息(請(qǐng)參考[Maes，F(xiàn).，et al.，IEEE Transactions of Medical Imaging 16(2)：187-198(1998)])，基于圖像后處理的相位信息(請(qǐng)參考[Mellor，M.，Brady，M.，Medical Image Analysis 9：330-343(2005)])以及基于結(jié)合空間信息的互信息配準(zhǔn)技術(shù)。但是，基于灰度的方法需要遍歷大量的體素進(jìn)行運(yùn)算，因此這類方法計(jì)算量比較大、效率低下。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是提供一種心臟圖像的配準(zhǔn)方法，不僅提高了配準(zhǔn)的速度和準(zhǔn)確性，還具有優(yōu)良的魯棒性。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種心臟圖像的配準(zhǔn)方法，包括如下步驟：

(1)輸入所述心臟圖像，確定所述心臟的初始中心位置；

(2)根據(jù)所述初始中心位置，確定所述心臟的關(guān)鍵點(diǎn)的初始位置；

(3)根據(jù)所述關(guān)鍵點(diǎn)的初始位置和所述關(guān)鍵點(diǎn)的位置檢測(cè)器，確定所述心臟關(guān)鍵點(diǎn)的位置；

(4)計(jì)算所述關(guān)鍵點(diǎn)和參考圖像中對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵點(diǎn)之間的第一范數(shù)誤差和，并求取所述范數(shù)的誤差和最小的空間仿射變換，即配準(zhǔn)結(jié)果。

上述所述一種心臟圖像的配準(zhǔn)方法，其中，所述關(guān)鍵點(diǎn)包括左心室中心、右心室中心、左心房中心、右心房中心、三尖瓣中心、主動(dòng)脈瓣膜中心、肺動(dòng)脈瓣膜中心、二尖瓣中心、心尖以及左右心室間隔膜中心。

上述所述一種心臟圖像的配準(zhǔn)方法，其中，確定所述心臟關(guān)鍵點(diǎn)初始位置的過程包括：

1)在所述心臟的初始中心位置沿著水平方向，根據(jù)灰度值的變化確定所述心臟的兩個(gè)邊界點(diǎn)；

2)根據(jù)所述邊界點(diǎn)，矯正所述心臟的中心位置；

3)根據(jù)所述心臟的關(guān)鍵點(diǎn)的位置信息，按照各向同性映射計(jì)算所述心臟關(guān)鍵點(diǎn)的初始位置。

上述所述一種心臟圖像的配準(zhǔn)方法，其中，計(jì)算所述心臟關(guān)鍵點(diǎn)的初始位置的公式為：

M_i＝C+sV_i

其中，M_i為所述關(guān)鍵點(diǎn)的初始位置的坐標(biāo)；C為所述輸入圖像中矯正后的心臟的中心點(diǎn)位置；s為檢測(cè)得到水平方向?qū)挾扰c平均圖譜的心臟水平方向?qū)挾鹊谋戎?；V_i為在平均圖譜中所述關(guān)鍵點(diǎn)距離心臟中心的偏移量。

上述所述一種心臟圖像的配準(zhǔn)方法，其中，所述參考圖像為由手工標(biāo)注的圖譜庫求得的平均圖譜。

上述所述一種心臟圖像的配準(zhǔn)方法，其中，求取所述最小范數(shù)誤差和的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)為：

其中，N為所述關(guān)鍵點(diǎn)的個(gè)數(shù)；H為所述仿射變換矩陣；m_nx、m_ny和m_nz為所述輸入圖像中心臟關(guān)鍵點(diǎn)位置的坐標(biāo)；m_nx′、m_ny′和m_nz′為所述參考圖像中對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵點(diǎn)位置的坐標(biāo)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明基于哈爾特征訓(xùn)練關(guān)鍵點(diǎn)檢測(cè)器，并基于高效的關(guān)鍵點(diǎn)檢測(cè)器可以快速地檢測(cè)關(guān)鍵特征點(diǎn)，大大減少計(jì)算量和重構(gòu)時(shí)間；

進(jìn)一步地，采用多個(gè)關(guān)鍵特征點(diǎn)的檢測(cè)并且使用第一范數(shù)最小求解，可以避免因?yàn)閱蝹€(gè)關(guān)鍵特征點(diǎn)檢測(cè)失敗導(dǎo)致配準(zhǔn)過程失敗，提高了魯棒性；

進(jìn)一步地，通過各向同性映射求取初始值，可以在很小的范圍內(nèi)對(duì)關(guān)鍵特征點(diǎn)進(jìn)行訓(xùn)練和檢測(cè)，提高了運(yùn)算速度和精確性。

附圖說明

圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例一種心臟圖像的配準(zhǔn)方法的流程示意圖；

圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例確定心臟關(guān)鍵點(diǎn)初始位置的流程示意圖。

具體實(shí)施方式