[发明专利]一种冠状动脉内超声图像序列的弹性配准方法

权利要求书

1.一种冠状动脉内超声图像序列的弹性配准方法，其特征是，所述方法首先从各帧ICUS灰阶图像中提取出血管腔轮廓(即血管壁的内膜轮廓)；然后对血管腔轮廓进行离散化，获得轮廓特征点；最后，采用薄板样条(TPS)插值算法寻找两帧图像中血管腔轮廓特征点对之间的对应关系，实现两帧图像的弹性配准。

2.根据权利要求1所述的一种冠状动脉内超声图像序列的弹性配准方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：

a.提取各帧ICUS图像中的血管腔轮廓

采用snake模型技术提取出各帧ICUS灰阶图像中连续、光滑、闭合的血管腔轮廓曲线；

b.提取血管腔轮廓的特征点

将完成血管腔轮廓提取的ICUS横向视图进行极坐标变换，得到极坐标视图，在极坐标视图中，对血管腔轮廓曲线进行等间隔取样，将其离散化，得到轮廓特征点；

c.自动配准各相邻帧ICUS图像中的血管腔轮廓

采用薄板样条插值配准算法，通过使TPS的变形能最小，联合求解相邻帧管腔轮廓点集之间的匹配矩阵和映射参数，找到相邻帧ICUS图像中血管腔轮廓特征点对之间的一一对应关系，具体方法如下：

假设相邻帧ICUS图像中的血管腔轮廓点集分别为C₁＝{c_1k∈C₁,k＝1,2,...,K}和C₂＝{c_2i∈C₂,i＝1,2,...,N}，配准C₁和C₂的TPS变形能表达式为：

E(M,f)=Σi=1NΣk=1Kmki||c2i-f(c1k)||2+TΣi=1NΣk=1Kmkilgmki-ηΣi=1NΣk=1Kmki]]>

其中，E(M,f)是薄板样条(TPS)的变形能；f(·)是坐标变换函数，表达式为f(x,y)=a1+axx+ayy+Σi=1NwiU(|Pi-(x-y)|),]]>式中，a₁、a_x、a_y和w_i(i＝1,2,…,N)为待定系数，P_i＝(x_i,y_i)(i＝1,2,...,N)是待配准点集中的一点，函数U(r)是TPS的基函数：U(r)＝r²lgr²，式中，T是温度系数；M＝{m_ki∈[0,1]；i＝1,2,...,N；k＝1,2,...,K}是轮廓点集C₁和C₂之间的匹配矩阵；m_ki是C₁中的一点c_1k和C₂中的一点c_2i之间的映射系数(即匹配度)，其计算式为：mki=1Te-(c2i-f(c1k))T(c2i-f(c1k))2T;]]>η是权重参数，

通过使E(M,f)最小，逐次迭代，联合求解管腔轮廓点集之间的匹配矩阵和映射参数，找到相邻帧ICUS图像中血管腔轮廓特征点对之间的一一对应关系。