[发明专利]一种基于目标物像素投影判断的断层切片图像配准方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种基于目标物像素投影判断的断层切片图像配准方法，涉及图像处理技术领域。

背景技术

图像配准是图像处理领域内的一个非常常见的研究内容，从20世纪90年代初期此项研究才逐渐得到重视。其作为一种基础的图像处理方面的技术，其在诸多领域有着广泛的应用，从图像配准的提出到目前为止的几十年时间里，随着计算机科学技术的飞速发展和普及，图像配准被用于许多应用领域，诸如医学应用、计算机辅助制造、机器人等。

图像配准在医学应用领域尤其有用。例如，在诸如病人随访和手术或疗法计划等临床场景中。为了使医学专家能够以精确的方式比较医学图像，这些图像需要被配准以便去除病人的姿势变化。例如，所述配准可能导致两个医学图像中的相应解剖结构的对齐。

一直存在提高图像配准系统的准确度和稳健性以及减少图像配准所花的时间和所需的计算资源的需要。而以往图像进行匹配时，存在计算复杂，计算量大，所耗时间长，效率上提高不上去等弊端。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种基于目标物像素投影判断的断层切片图像配准方法，在保证配准精度的基础上，减少配准计算时间，从而大大提高其配准效率。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于目标物像素投影判断的断层切片图像配准方法，具体步骤包括：

步骤一、对参考图像和浮动图像进行二值化操作，将目标物和背景进行区分；

步骤二、以参考图像为基准，对浮动图像进行角度配准操作，得到二值化浮动图像的旋转角度；

步骤三、以参考图像为基准，对浮动图像进行平移配准操作，得到二值化浮动图像在平面内横向和纵向移动的距离；

步骤四、将所得到的二值化浮动图像旋转的角度以及在平面内横向和纵向移动的距离分别运用于实际原图像中，使得其按照指定的角度和距离进行旋转和平动，矫正原浮动图像，使其与参考图像实现配准。

作为本发明的进一步优选方案，所述步骤二具体包括：

(201)：对经过二值化处理的浮动图像设置其对应的角度旋转范围，当所述浮动图像在所述角度旋转范围内旋转时，浮动图像将有机会与参考图像的角度一直；

(202)：在(201)设定的角度旋转范围内，对经过二值化处理的浮动图像设置其对应的旋转角度增量，浮动图像以旋转角度增量不停的旋转，每旋转一次分别计算二值化浮动图像和二值化参考图像上每一像素列上目标像素的数目；

(203)：根据(202)得出的二值化参考图像和二值化浮动图像每一列的目标物像素数，列出两个向量表达式：

R＝[R(1),R(2)……R(P)]，F＝[F(1),F(2)……F(P)]；

其中，R表示二值化参考图像中每一列的目标物像素数，F表示二值化浮动图像中每一列的目标物像素数，P表示列数；

(204)：将步骤(203)中，两个向量表达式中前面的0元素全部去除，使得第一个非零元素作为向量的第一个元素；

(205)：在经过(204)处理的向量中截取其前N个元素，使得这N个元素均能将目标物包含在内，最终得出如下向量表达式：

R'＝[R'(1),R'(2),R'(3)……R'(N-2),R'(N-1),R'(N)]，

F'＝[F'(1),F'(2),F'(3)……F'(N-2),F'(N-1),F'(N)]；

其中，R'和F'分别为R和F对应的变化后表达形式；

(206)：每旋转一次浮动图像分别计算向量R'与F'各对应元素之差的绝对值之和，即表达式的值，最终得到关于M的一个向量：

M＝[M(1),M(2),M(3),……M(j-2),M(j-1),M(j)]；

求出其中的最小值M(k)＝min[M(1),M(2),M(3),……M(j-2),M(j-1),M(j)]，当M的取值为M(k)时，浮动图像矫正完毕。

作为本发明的进一步优选方案，所述步骤三具体包括：

(301)：给定二值化浮动图像在X轴和Y轴方向移动的范围，在此范围内浮动图像将有机会与参考图像重叠；

(302)：在浮动图像的移动过程中，计算浮动图像和参考图像在相同的坐标点都是目标物像素点的像素数S；

(303)：经过步骤(302)得出一个关于S值分布的向量：

[S(1)，S(2)，S(3)，……S(k-2)，S(k-1)，S(k)]；

求得其最大值：