[发明专利]基于配准的肺4D-CT图像呼气过程中间相位图像的重建方法

权利要求书

1.基于配准的肺4D-CT图像呼气过程中间相位图像的重建方法，该方法包括如下步骤：

(1)由肺4D-CT图像数据获得吸气末和呼气末两个相位的肺3D-CT图像；

(2)选定吸气末相位的肺3D-CT图像作为参考图像，呼气末相位的肺3D-CT图像作为浮动图像，对两个相位图像进行配准，得到两个相位图像之间的运动变形场；

(3)以步骤(2)得到的运动变形场为基础，重建出肺4D-CT图像呼气过程的中间相位图像。

2.根据权利要求1所述的基于配准的肺4D-CT图像呼气过程中间相位图像的重建方法，其特征在于：所述步骤(2)采用Active Demons配准方法对参考图像和浮动图像这两个相位图像进行配准，得到两个相位图像之间的运动变形场，具体过程如下：

(2.1)Active Demons配准方法是在光流场理论基础上提出的一种弹性配准方法，该理论的前提假设是呼吸运动过程中肺部图像的灰度值不变，即：

I(x(t),y(t),z(t),t)＝C    ……式(1)

式中，I表示肺部图像的灰度值，t为时间，(x,y,z)表示坐标，C为一常量；

(2.2)根据(1)式得到驱动力：

v=(If-Ir)▿Ir▿Ir2+(If-Ir)2]]>    ……式(2)

其中，下标为r的代表参考图像的参数，下标为f的代表浮动图像的参数，ν表示任一点从I_f到I_r所需的偏移量，I_r和I_f分别代表参考图像和浮动图像的灰度值，是参考图像的灰度梯度矢量；

(2.3)当参考图像梯度信息不足时会引起配准误差，故引入浮动图像的灰度梯度信息作为新作用力，得到Active Demons算法的驱动力：

其中，α为均化系数，是浮动图像在(x,y,z)处的灰度梯度；

(2.4)根据式(3)估计吸气末相位的肺3D-CT图像和呼气末相位的肺3D-CT图像之间的运动变形场。

3.根据权利要求2所述的基于配准的肺4D-CT图像呼气过程中间相位图像的重建方法，其特征在于：所述步骤(3)具体是根据呼吸运动过程的线性假设求出浮动图像到中间相位图像的运动位移，继而重建出肺4D-CT图像呼气过程的中间相位图像，具体过程如下：

(3.1)肺4D-CT图像呼气过程的中间相位的重建方法是基于呼吸运动过程的线性假设，即假设呼气过程中肺部图像的运动位移是线性变化的；

(3.2)根据呼吸运动过程的线性假设，浮动图像到中间相位图像的运动位移表示为

T_p＝s_pT,p＝1,2L n    ……式(4)

其中，T是用Active Demons配准方法得到的吸气末相位的肺3D-CT图像和呼气末相位的肺3D-CT图像之间的运动位移，n为插值中间图像个数，T_p为第p个插值相位图像相对于浮动图像的位移场，s_p为插值系数，s_p∈[0,1]；

(3.3)由(4)式得出呼气末相位的肺3D-CT图像到中间相位图像的运动位移T_p后，对浮动图像进行线性插值，即可得到重建的肺4D-CT图像呼气过程的中间相位图像。