[發明專利]基于快速亞像素運動估計的肺4D-CT圖像超分辨率重建方法

在審

• 申請號: 201410479911.7
• 申請日: 2014-09-18
• 公開（公告）號: CN104299209A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 張煜;肖珊;王婷婷
• 申請（專利權）人: 南方醫科大學
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50;G06T3/40;G06T7/20;A61B6/03
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 宣國華;高文龍

1.基于快速亞像素運動估計的肺4D-CT圖像超分辨率重建方法，該方法包括以下步驟：

(1)讀取初始的肺部4D-CT圖像，該肺部4D-CT圖像由多個不同相位的肺部3D-CT圖像組成，任意選擇其中某一相位的肺部3D-CT圖像作為待重建肺部3D-CT圖像；

(2)將肺部4D-CT圖像中除去待重建肺部3D-CT圖像后的多個不同相位的肺部3D-CT圖像相對于待重建肺部3D-CT圖像進行初始運動估計，得到肺部4D-CT圖像中除去待重建肺部3D-CT圖像后的多個不同相位的肺部3D-CT圖像與待重建肺部3D-CT圖像之間的初始運動矢量場，該初始運動矢量場的精度為整數；

(3)對獲得的初始運動矢量場進行精度優化，使其精確到亞像素，獲得亞像素運動矢量場；

(4)以步驟(3)得到的亞像素運動矢量場為基礎，對待重建肺部3D-CT圖像進行重建，得到與待重建肺部3D-CT圖像相對應的相位相同的重建后的高分辨率肺4D-CT圖像。

2.根據權利要求1所述的基于快速亞像素運動估計的肺4D-CT圖像超分辨率重建方法，其特征在于：所述步驟(2)中采用三步搜索法進行初始運動估計，搜索肺部4D-CT圖像中除去待重建肺部3D-CT圖像后的多個不同相位的肺部3D-CT圖像與待重建肺部3D-CT圖像之間的整數像素位移，該算法通過由粗到精的搜索模式，從搜索窗中心點開始，按一定步長取周圍8個點構成每次搜索的點群，然后按照匹配準則進行匹配計算，找到誤差最小的匹配塊中心點，具體過程包括：

(2.1)確定一個中心點，設定最大搜索長度，以最大搜索長度的1/2作為步長，將中心點及周圍距離相同步長的8個檢測點根據匹配準則，找到最小塊誤差點，如果最小塊誤差點位于原中心點，則算法結束，否則，進行步驟(2.2)；

(2.2)步長減半，在上一步確定的最小塊誤差點及其周圍相同步長的8個檢測點中找到最小誤差匹配塊的中心點；

(2.3)重復(2.1)和(2.2)直到步長達到搜索精度要求，即得到最佳匹配點；

本發明采用的是常用的最小絕對誤差匹配準則，定義為：

S(vx,vy)=Σi=0N-1Σj=0N-1|It(p+i,q+j)-It-Δt(p+vx+i,q+vy+j)|]]>......式(1)

式中，圖像塊的大小為N×N，左上角的坐標為(p,q)，本發明選取的塊大小為16×16；運動矢量為(v_x,v_y)；I_t(i,j)和分別為當前幀和參考幀在像素(i,j)處的值，在搜索區域內使S(v_x,v_y)值最小的運動矢量即為當前塊的最優運動矢量。