[发明专利]基于感兴趣区域的自适应医学序列图像插值方法有效

专利信息
申请号: 200710023872.X 申请日: 2007-06-22
公开(公告)号: CN101082983A 公开(公告)日: 2007-12-05
发明(设计)人: 崔志明;吴健;马建林 申请(专利权)人: 崔志明;吴健;马建林
主分类号: G06T3/40 分类号: G06T3/40;G06T11/00
代理公司: 苏州创元专利商标事务所有限公司 代理人: 陶海锋
地址: 215006江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 基于 感兴趣 区域 自适应 医学 序列 图像 方法
【说明书】:

技术领域

本发明涉及一种序列图像断层间插值的方法,尤其涉及一种基于ROI的自适应医学序列图像断层间插值方法,即由已知的序列图像插值出新的层间图像,是医学图像三维重建中一项核心技术。

背景技术

当今社会正处在一个信息爆炸的时代,人们常常在茫茫的数据海洋面前显得不知所措,一时难以抓住隐藏在数据之中的本质、结构和规律。可视化(Visualization)就是在这种背景下发展起来的,它把数据变换成一种易于被人接受和理解的形式--图形。20世纪70年代,CT技术在临床医学中的成功应用,开创了影像医学的新纪元,使得对人体进行无创检查及诊断成为现实。20世纪80年代,MRI、PET、SPECT等先进的影像技术在临床医学上的成功应用,更使得影像医学得以迅速发展。在目前的影像医疗诊断中,主要是通过观察一组CT、MRI的二维切片图像去发现病变体,这主要依赖于医务工作者丰富的读片经验对图像进行定性分析。利用计算机技术对二维切片图像进行三维重建和三维显示,可以辅助医务工作者对病变体及其他感兴趣区域进行定性直至准确的定量分析,这样医务工作者看的更好、更准,从而可以大大提高医疗诊断的准确性和实时性。

所谓医学图像的三维可视化技术就是指利用一系列的二维切片图像重建三维图像模型并进行定性、定量分析的技术。要想得到效果很好的三维重建图像,需要解决:1)对已采集到的二维切片数据进行适当的预处理;2)建立相应的模型来表达数据的结构、规律;3)构建模型的绘制与显示。但由于CT和MRI等断层扫描受设备硬件条件、安全性以及经济性等方面因素的限制,图像数据是各向异性的,即相邻两断层图像间的距离(取头部CT图片,约2.8mm)远大于同一张断层图像中相邻两像素的距离(取头部CT图片,约0.4mm),这使得直接重建出的三维实体与真实物体差异较大,显示效果不佳。因此由一系列二维断层图像获得人体组织的三维数据,其关键在于层间插值,即在两断层图片之间插值出多张图片,从而更好的进行三维重建。构建模型的绘制与显示包括对采集到的二维切片数据进行插值得到三维数据并进行显示,其中对采集到的二维切片数据进行插值得到三维数据是最重要也是最关键的一个步骤。实现插值得到最佳中间体素点才能得到详细三维绘制,使新图像(三维重建)不仅在灰度值上,而且在组织形状上更符合实际需求。只有得到三维数据所表征物体的完整描述,建立虚拟的组织和器官,才有利于医学分析、诊断和在放射治疗计划中的三维剂量场的计算。

现有技术中,例如VTK、ITK等工具包中提供的绘制方法中都是采用最简单的线性插值或临近点插值,这就造成了绘制出来的三维图像和真实物体相差较大,且边界模糊,具有很强的梯田效应。因此改进或设计出一种适合医学图像三维重建,并且使绘制出来的图像边界清晰,把梯田效应减少到最低,更符合实际需求的插值方法是一项非常具备挑战性的工作。

尽管对采集到的二维切片数据进行插值得到三维数据是绘制三维中最重要也是最关键的一个步骤。然而专门讨论这个问题的方法并将这个方法应用到系统中却不多。有的方法是假设灰度值在Z轴方向呈线性变化,利用一光滑曲线来拟合已知数据,但插值结果边界模糊。有的方法是通过对源图进行小波变换,在断层图像的相应小波系数之间进行强度和位置插值,从而克服边界模糊等缺点,但该方法的计算时间约为线性插值算法的2000倍,计算工作量极大,在实时的医学图像显示中难以实现。上述方法由于种种不足而很难应用于三维重建。

对二维图片的插值分为单幅图片内部插值和在多层序列图片之间插值出新图片。例如,中国发明专利申请CN1750042A公开了一种数字图像插值处理方法,包括如下步骤:将像素间的空白区域平均划分为多个方格;根据当前该方格所在位置,确定各方格相对于其采样点的插值参数;将所有方格相对于其采样点的插值参数压缩储存;缩放图像,确定插值点落入的目标方格;根据该目标方格的位置解压缩插值参数,从而计算该方格对应的插值参数;及根据该插值参数以及该采样点的亮度值,计算该插值点的亮度值。这一方法考虑的仅是对二维图像的内部插值,不能用于医学图像重建。又例如,中国发明专利申请CN1722178A公开了一种图像的三维重建方法和系统,该方法接收来自扫描对象的成像设备的投影数据,识别对应于一个投影射线共扼对的投影数据,和插值对应于所述投影射线共扼对的所述投影数据以重建被扫描对象的图像。但该系统中采用的是最简单的线性插值,因此得到的三维重建效果在细节上不尽如人意,存在较严重的梯田现象。

发明内容

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