[發明專利]一種三維醫學圖像超分辨率重建方法和系統

有效

• 申請號: 202011546695.5
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112669209B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 侯文廣;張思源;董靜嫻;余勤;王毅凡
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T17/00;G16H30/20
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 胡秋萍;李智

1.一種三維醫學圖像超分辨率重建方法，其特征在于，該方法包括：

訓練階段：

S1.對不同尺寸大小且相互之間無連續性的高分辨率二維醫學圖像進行隨機行抽取，使其具備與三維醫學圖像非掃描面相似的斷層特征，再進行插值生成與原始圖像尺寸相同的低分辨率二維醫學圖像，將高分辨率三維醫學圖像經過隨機掃描面抽取、插值得到低分辨率三維醫學圖像，并將其沿冠狀面方向分割成連續二維圖像切片序列；

S2.訓練二維單通道重建網絡，訓練樣本為低分辨率二維醫學圖像，標簽為對應高分辨率二維醫學圖像；

S3.對訓練好的二維單通道重建網絡進行數據遷移，改變輸入層使得網絡每次能夠輸入N張連續的二維醫學圖像，并添加一個新輸出層對經過重建后輸出的N個結果進行加權求和，生成二維多通道網絡，N為奇數；

S4.凍結網絡主體部分的訓練參數，僅訓練二維多通道網絡輸出層參數，訓練樣本為沿冠狀面方向分割出的連續二維圖像切片序列，標簽為原始三維圖像沿冠狀面分解出的二維切面；

其中，二維多通道網絡訓練樣本數目遠少于二維單通道重建網絡訓練樣本數目；

應用階段：

采用低秩約束對齊各掃描面，通過迭代的方式，尋找使三維醫學圖像掃描面矩陣的秩最小的變換參數，從而使三維數據對齊；

T1對三維醫學圖像進行線性插值，得到空間分辨率各向同性的低分辨率三維醫學圖像，再沿冠狀面方向分割成序列二維圖像；

T2.將連續N張二維切面輸入到訓練好的多通道二維重建網絡中，得到第(N+1)/2張原始切面的重建后的超分辨率切面；

T3.重復步驟T2，直至得到每一張切面的重建結果；

T4.將所有重建切面沿冠狀面方向進行疊加，得到三維醫學圖像超分辨率重建結果。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，二維單通道重建網絡采用DRCN。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S1具體如下：

S11.對二維高分辨率圖像進行隔行采樣或隨機行采樣，得到與三維斷層掃描圖像非掃描切面相似斷層特征的低分辨率二維圖像；

S12.對采樣后圖像進行線性插值，恢復圖像原尺寸，得到訓練樣本。

4.如權利要求1至3任一項所述的方法，其特征在于，通過計算PSNR、SSIM兩種客觀圖像質量評價指標，對三維醫學圖像超分辨率重建結果進行評價。

5.如權利要求1至3任一項所述的方法，其特征在于，抽取重建后的三維醫學圖像中位于原插值切面且垂直于重建面的一行像素值，進行像素值繪制，若像素值分布中跳變點減少、灰度值變化連續，則重建結果空間連續性好。

6.一種三維醫學圖像超分辨率重建系統，其特征在于，計算機可讀存儲介質和處理器；

所述計算機可讀存儲介質用于存儲可執行指令；

所述處理器用于讀取所述計算機可讀存儲介質中存儲的可執行指令，執行權利要求1至5任一項所述的三維醫學圖像超分辨率重建方法。