[發明專利]一種基于橢球模型的非剛性醫學圖像抗旋轉配準方法

有效

• 申請號: 201710196526.5
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN107038716B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 陶永鵬;劉朝霞;頊聰;郭鵬;劉建鑫
• 申請（專利權）人: 大連外國語大學
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33;G06T7/00
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司 11279
• 代理人: 蔣常雪

1.一種基于橢球模型的非剛性醫學圖像抗旋轉配準方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

1)圖像基本變換：對原始圖像進行變換，求取圖像的特征點；

2)構建圖像的包含特征點的最小矩形域：構建最小矩形包含圖像的特征點，以此作為確定待配準圖像與參考圖像的包含特征點的最小矩形域；

3)以橢球模型對圖像包含特征點的最小矩形域進行劃分：以特征矩形域模板的中心為對稱中心，以a(n-i)/n和b(n-i)/n，為長短焦半徑，畫同對稱中心等離心率的橢圓，在特征矩形域的基礎上，畫出n個橢圓環，分別記作C_i，i＝0,1,2,...,n-1；

以特征矩形域模板的中心為圓心，并設置為起始點，對每個橢圓環再進行劃分，將橢圓環C_i按角度均分成n個扇形區域，共將橢圓形模板劃分為n²個扇形區，并將橢圓環內每個扇形區按順時針方向做好標記，將其記為n²個扇形區S_ij，i,j＝0，1，2,...,n-1；

將每個扇形區內截取的環作為一個單位，每個單位對應的灰度值為該扇形區域內所包含的像素灰度的平均值f_ij，每一圓環輸出n個灰度值，將其構成一維數組f_n(x)；靠近圓心的圓環包含像素少，中心部分用扇形區代替扇形環；

4)確定旋轉系數，實現初次旋轉：對旋轉前和旋轉后得到的一維數組分別進行傅立葉變換，求其幅度譜，用傅立葉變換的幅度譜進行相關計算，尋求各相關系數的平均值的最大值，確定第一組旋轉系數，對待配準圖像進行第一次旋轉變換得到圖像I_n；

5)多次重復旋轉：減小橢球劃分模型的參數n，對待配準圖像I_n進行橢球模型拆分，重復步驟3)和4)，確定第二組旋轉系數f_n/2，對待配準圖像I_n進行旋轉變換得到圖像I_n/2；重復步驟5)，直至n＝1；

6)當n＝1時，對待配準圖像進行最后一次旋轉變換得到圖像I₁，對圖像進行插值處理后即得到配準后圖像。

2.如權利要求1所述的一種基于橢球模型的非剛性醫學圖像抗旋轉配準方法，其特征在于：所述步驟1)中的圖像基本變換方法是基于小波變換的邊緣檢測，即將原始圖像進行小波變換，將其分解在不同頻段，找出高頻部分模的極大值后，進行篩選從而得到圖像特征點。

3.如權利要求2所述的一種基于橢球模型的非剛性醫學圖像抗旋轉配準方法，其特征在于，所述步驟2)中構建包含特征點的最小矩形域方法包括以下步驟：

a)對圖像初始變換中確定的特征點進行判別，如果確是特征點，則將其加入特征點集合A中，構建待選點集合B，B初始為空集；

b)選取特征點a₁和a₂作為左上角和右下角，構建矩形R_n-1，將A中選中的點移入B中；

c)判斷集合A是否為空集，如果集合A為空集，則得到最小矩形域，算法結束；如果集合A不為空集，則進入下一步；

d)從集合A中選擇點a_i并將其移入集合B中；

e)選擇特征點a_i和集合B中的另一點作為左上角和右下角，構建矩形R_n-1，返回步驟c)。

4.如權利要求3所述的一種基于橢球模型的非剛性醫學圖像抗旋轉配準方法，其特征在于，所述計算圖像旋轉參數的方法包括以下步驟：

a)將最小矩形區域按照橢球模型拆分成同中心橢圓環；

b)按角度均等拆分橢圓環為扇形區域；

c)計算每個扇形區域的像素灰度平均值f_ij；

d)通過傅里葉變換計算，求取各相關系數平均值的最大值f_n。