[發明專利]顱外輪廓圖像通用配準方法

有效

• 申請號: 201811282317.3
• 申請日: 2016-08-09
• 公開（公告）號: CN109472782B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 華亮;劉雨晴;俞鈳安;程天宇;顧菊平;趙鳳申;蔣凌;白學廣;趙輝;郭藝
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/33;G06T7/66
• 代理公司: 南通市永通專利事務所(普通合伙) 32100
• 代理人: 葛雷

本發明公開了一種顱外輪廓圖像通用配準方法，包括分別提取參考圖像和浮動圖像的外輪廓點云；分別計算參考圖像和浮動圖像的質心；分別將兩模態的質心平移至與原點重合，得到新的參考模態和浮動模態；分別計算得出參考模態和浮動模態的第一根特征軸向量和第二根特征軸向量；根據求得的特征軸向量構造旋轉算子，并完成浮動圖像的旋轉；平移和旋轉后完成配準。本發明幾何意義簡單直觀，經過實驗和客觀參考對比分析，配準精度高，并具有通用性，便于醫生對病人病情進行準確地分析。

本申請是申請號：201610650011.3、申請日：2016.08.09、名稱“基于顱外輪廓特征幾何不變量多信息3D醫學圖像配準方法”的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種基于顱外輪廓特征幾何不變量多信息3D醫學圖像配準方法。

背景技術

醫生對就診者進行診療和手術的過程中，往往通過非侵入的方式采集人體內部組織結構的圖像，通過相應的成像技術，就診者體內同一部位的不同方面的狀況信息可以通過相應的醫學圖像觀察到。單種的醫學圖像提供不了全面豐富的病情信息，而不同的醫學圖像信息為醫生對就診者病情的綜合診斷提供了多方面的參考。在實際診斷中，醫生需要獲得病人多種形式的斷層醫學圖像后，才便于根據疑似病患部位的完整解剖細節和功能狀況進行判斷。以往這種情況下，醫生只能根據經驗，對多個單一獨立的圖像進行判斷，在腦海中將這些三維剛體圖片或形變信息融合起來。這種方式對醫生的經驗準確度是很大的考驗，而且因人而異，不準確的判斷可能會對診斷結果造成不可預知的風險。

發明內容

本發明的目的在于提供一種方便醫生在臨床觀察中更準確的從多種成像方式中觀察病人病情的基于顱外輪廓特征幾何不變量多信息3D醫學圖像配準方法。

本發明的技術解決方案是：

一種基于顱外輪廓特征幾何不變量多信息3D醫學圖像配準方法，其特征是：包括下列步驟：

(1)分別提取參考圖像和浮動圖像的外輪廓點云；

(2)分別計算參考圖像和浮動圖像的質心；

(3)分別將兩模態的質心平移至與原點重合，得到新的參考模態和浮動模態；

(4)分別計算得出參考模態和浮動模態的第一根特征軸向量和第二根特征軸向量；

(5)根據求得的特征軸向量構造旋轉算子，并完成浮動圖像的旋轉；

(6)平移和旋轉后完成配準。

步驟(1)的具體方法：根據參考圖像與浮動圖像的3D模態數據構成的離散點云，提取參考圖像和浮動圖像的外輪廓點云，分別記作和其中，n_r是參考模態外輪廓點的個數，n_f是浮動模態外輪廓點的個數，i＝1,2,3,...,n，和分別是參考模態和浮動模態外輪廓點云。

步驟(2)中參考圖像質心和浮動圖像質心分別記作o_r、o_f，所述的質心計算公式為：其中o是質心，n是對應模態點的個數，i＝1,2,3,...,n，v_i是外輪廓點云，代表幾何代數空間。

步驟(3)中所述的質心分別為o_r和o_f，所述的新的參考模態和浮動模態分別是其中，n_r是新的參考模態外輪廓點的個數，n_f是新的浮動模態外輪廓點的個數，i＝1,2,3,...,n_r，和分別是新的參考模態和浮動模態外輪廓點云。

步驟(5)、步驟(6)的具體方法是：所述的旋轉算子記作T；

根據參考模態和浮動模態的第一根特征軸向量首先構造旋轉算子T₁，如式(3)：

所述的