[發明專利]核磁共振圖像序列的配準方法及設備

有效

• 申請號: 201810988485.8
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN109035316B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 徐奕寧;吳振洲
• 申請（專利權）人: 北京安德醫智科技有限公司
• 主分類號: G06T7/38
• 分類號: G06T7/38;G06N3/04
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

1.一種核磁共振圖像序列配準方法，其特征在于，包括：

響應于用戶的操作，將患者的核磁共振圖像序列作為待配準圖像序列；

使用卷積神經網絡，在所述待配準圖像序列與預先生成的參考圖像序列之間進行圖像配準，其中所述參考圖像序列中的多幅圖像中的特定區域相互對齊，并且其中所述卷積神經網絡包含用于圖像配準的判別性特征，以及其中所述判別性特征用于判別將所述待配準圖像序列中的圖像相對于所述參考圖像序列中相應的圖像所進行的圖像平移、圖像縮放、圖像旋轉和/或圖像錯切；

以及輸出經配準的核磁共振圖像序列；

使用所述卷積神經網絡，在所述待配準圖像與其相應的參考圖像之間進行圖像配準，包括：

使用所述卷積神經網絡，分別獲取所述待配準圖像與所述參考圖像中的判別性特征；

確定所獲取的判別性特征之間的非線性關系和相應的圖像變換矩陣；以及

使用所確定的圖像變換矩陣，對所述待配準圖像進行仿射變換；

其中，所述圖像變換矩陣是四維方陣。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述卷積神經網絡，在所述待配準圖像序列與預先生成的參考圖像序列之間進行圖像配準，包括：

在所述待配準圖像序列中依次選擇每張待配準圖像；

在所述參考圖像序列中依次確定與所述待配準圖像相應的參考圖像；以及

使用所述卷積神經網絡，在所述待配準圖像與其相應的參考圖像之間進行圖像配準。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述卷積神經網絡，分別獲取所述待配準圖像與所述參考圖像中的判別性特征，包括：

使用所述卷積神經網絡中的編碼器，分別對所述待配準圖像與所述參考圖像進行以下一項或多項操作：卷積、池化、密集化、扁平化、級聯，其中所述一項或多項操作的每項操作參數對于所述待配準圖像與所述參考圖像均相同。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在使用所述卷積神經網絡，在所述待配準圖像序列與預先生成的參考圖像序列之間進行圖像配準之前，還包括：

隨機生成圖像變換矩陣；

使用所述圖像變換矩陣，將第一核磁共振圖像變換為第二核磁共振圖像；

使用所述第一核磁共振圖像和所述第二核磁共振圖像訓練所述卷積神經網絡。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述圖像變換矩陣中的參數的約束包括：

沿圖像寬度方向的X軸的平移范圍在85％至115％之間；

沿圖像長度方向的Y軸的平移范圍在85％至115％之間；

沿圖像深度方向的Z軸的平移范圍在80％至120％之間；

繞所述Z軸的旋轉范圍在-0.8至0.8弧度之間；以及

在所述X軸、所述Y軸和所述Z軸的縮放范圍在80％至130％之間。

6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，使用第一核磁共振圖像和第二核磁共振圖像訓練所述卷積神經網絡，包括：

在所述第一核磁共振圖像與所述第二核磁共振圖像的圖像配準過程中，使用所述卷積神經網絡分別獲取所述第一核磁共振圖像與所述第二核磁共振圖像中的判別性特征；

確定所獲取的判別性特征之間的非線性關系和相應的圖像變換矩陣；

使用所確定的圖像變換矩陣，對所述第一核磁共振圖像進行仿射變換，得到經配準的圖像；以及

根據所述經配準的圖像與所述第二核磁共振圖像之間的損失，訓練所述卷積神經網絡。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，通過以下公式計算所述經配準的圖像與所述第二核磁共振圖像之間的損失：

其中，K是用于訓練圖像的數量，W是所述卷積神經網絡中待訓練的權值向量，是第i個第二核磁共振圖像，是第i個第一核磁共振圖像，t[i]是第i個第一核磁共振圖像的標簽，是針對第i個第一核磁共振圖像的由W參數化的網絡輸出。

8.根據權利要求4至7中任一項所述的方法，其特征在于，所述四維方陣中的前三行元素用于指示所進行的圖像平移、圖像縮放、圖像旋轉和/或圖像錯切。

9.一種核磁共振圖像序列配準設備，其特征在于，包括至少一個處理器及存儲器，所述存儲器存儲有程序，并且被配置成由所述至少一個處理器執行以下步驟：

響應于用戶的操作，將患者的核磁共振圖像序列作為待配準圖像序列；

使用卷積神經網絡，在所述待配準圖像序列與預先生成的參考圖像序列之間進行圖像配準，其中所述參考圖像序列中的多幅圖像中的特定區域相互對齊，并且其中所述卷積神經網絡包含用于圖像配準的判別性特征，以及其中所述判別性特征用于判別將所述待配準圖像序列中的圖像相對于所述參考圖像序列中相應的圖像所進行的圖像平移、圖像縮放、圖像旋轉和/或圖像錯切；以及

輸出經配準的核磁共振圖像序列；

使用所述卷積神經網絡，在所述待配準圖像與其相應的參考圖像之間進行圖像配準，包括：

使用所述卷積神經網絡，分別獲取所述待配準圖像與所述參考圖像中的判別性特征；

確定所獲取的判別性特征之間的非線性關系和相應的圖像變換矩陣；以及

使用所確定的圖像變換矩陣，對所述待配準圖像進行仿射變換；

其中，所述圖像變換矩陣是四維方陣。