[发明专利]多模态图像配准方法及基于多模态图像配准的手术导航方法

权利要求书

1.一种多模态图像配准方法，包括以下步骤：

将参考图像和待配准图像按照第一采样比例进行采样获取具有第一分辨率的参考图像和待配准图像；

采用B样条曲面作为变形模型对所述具有第一分辨率的参考图像和待配准图像进行配准、计算配准测度并获得第一配准参数；

增大采样比例重复上述步骤直至配准测度达到预设阈值；其中，每次增大采样比例后进行配准时均以上一次的配准参数为初始配准参数。

2.根据权利要求1所述的多模态图像配准方法，其特征在于，所述对参考图像和待配准图像按照采样比例进行采样的步骤具体包括：

将所述参考图像和待配准图像的像素灰度值进行归一化；

以采样比例对256个灰度级进行采样。

3.根据权利要求1所述的多模态图像配准方法，其特征在于，采样及配准的步骤重复1次，其中，根据参考图像及待配准图像的分辨率设置第一采样比例及重复采样比例。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的多模态图像配准方法，其特征在于，采样的方法采用如下方式之一：随机采样、等间隔采样以及金字塔分层采样。

5.根据权利要求3所述的多模态图像配准方法，其特征在于，针对配准优化算法采用梯度下降算法，设置第一采样及重复采样的搜索步长、收敛条件中的松弛因子、最大迭代次数、B样条曲面大小。

6.根据权利要求1所述的多模态图像配准方法，其特征在于，所述计算配准测度的步骤中：

采用归一化的互信息值作为配准测度。

7.根据权利要求1所述的多模态图像配准方法，其特征在于，配准测度达到预设阈值时，将所述参考图像与待配准图像进行绝对配准，其中在绝对配准中定义B样条控制网格。

8.一种基于多模态图像配准的手术导航方法，用于根据术前CT图像建立的三维图像和术中的核磁共振图像进行配准后的手术导航，包括如下步骤：

采用数字影像重建技术对术前CT图像进行重建得到DRR图像；

将DRR图像与术中的核磁共振图像进行配准并不断改变DRR图像在模拟X射线成像设备中的空间位置参数，获得空间位置参数不同时的配准测度；

通过优化算法搜索出配准测度到达阈值时的空间位置参数即为DRR图像在模拟X射线中的空间定位参数；

取DRR图像与术中的核磁共振图像相似度最大时的欧拉转换参数作为将术前的CT图像数据转换到核磁共振图像的坐标转换参数；

根据所述坐标转换参数结合所述术前CT图像和术中的核磁共振图像进行手术导航；

其中，所述将DRR图像与术中的核磁共振图像进行配准的步骤包括：

对DRR图像和术中的核磁共振图像按照第一采样比例进行采样获取具有第一分辨率的DRR图像和术中的核磁共振图像；

采用B样条曲面作为变形模型对所述具有第一分辨率的DRR图像和术中的核磁共振图像进行配准、计算配准测度并获得第一配准参数；

增大采样比例重复上述配准步骤直至配准测度达到预设阈值；其中，每次增大采样比例后进行配准时均以上一次的配准参数为初始配准参数。

9.根据权利要求8所述的基于多模态图像配准的手术导航方法，其特征在于，所述对DRR图像和术中的核磁共振图像按照第一采样比例进行采样获取具有第一分辨率的DRR图像和术中的核磁共振图像的步骤具体包括：

将所述DRR图像和术中的核磁共振图像的像素灰度值进行归一化；

以所述第一采样比例对256个灰度级进行采样。

10.根据权利要求8所述的基于多模态图像配准的手术导航方法，其特征在于，采样及配准的步骤重复1次，其中，根据参考图像及待配准图像的分辨率设置第一采样比例及重复采样比例。

11.根据权利要求10所述的基于多模态图像配准的手术导航方法，其特征在于，针对配准优化算法采用梯度下降算法，设置第一采样及重复采样的搜索步长、收敛条件中的松弛因子、最大迭代次数、B样条曲面大小。

12.根据权利要求8所述的基于多模态图像配准的手术导航方法，其特征在于，所述计算配准测度的步骤中：

采用归一化的互信息值作为配准测度。