[发明专利]一种基于体表变化信号预测体内组织运动信号的方法

说明书

本发明公开一种基于体表变化信号预测体内组织运动信号的方法，能够准确地预测体内组织的运动信号，并且该方法建立在人体体表变化信号的时间相关性和空间相似性上，依据体内、外运动信号的时间同步，来实现体内组织运动信号的预测，具有更高的鲁棒性。

技术领域

本发明属于运动信号预测的技术领域，具体地涉及一种基于肉眼可视的体表变化信号对体内组织运动信号进行预测的方法。

背景技术

体内组织运动预测是进行医学图像处理领域的一个重要研究方向。在医学影像中，体内组织的运动以呼吸引起的自主运动最为明显。在采集图像的过程中，它会使得采集到的体内解剖结构图像存在运动伪影、图像中组织器官边界模糊等。对体内组织运动信号的预测有助于医学图像的去模糊或去伪影处理。

目前已有的基于体表变化信号的体内组织运动预测方法主要是使用线性模型、多项式模型等明确的函数对运动信号进行拟合后，预测未来时刻的运动变化。这样的方法是建立在体表变化信号与体内组织运动信号之间的关系是固定且确定的假设之上的。然而在现实应用中，这样的假设并不是一直有效。轻微的咳嗽、呼吸的深浅或呼吸频率的改变等都会导致体表变化信号与体内组织运动信号间关系的改变。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于体表变化信号预测体内组织运动信号的方法，该方法不以明确的函数表达形式为核心，并且能够准确地预测体内组织的运动信号。

本发明的技术解决方案是：一种基于体表变化信号预测体内组织运动信号的方法，包括以下步骤：

S1：同步采集一段时间内的体表变化信号与体内组织的运动信号，建立历史数据组；

历史数据组表示为ψ＝{(p_i，P_i)|i＝1，2，3，...，N}，其中p_i表示第i时刻的体表变化信号，P_i表示第i时刻的体内组织运动信号。

在本发明的至少一个实施例中，所述运动信号是指随时间变化的三维空间坐标，即P_i＝(P_xi，P_yi，P_zi)，其中P_xi、P_yi和P_zi表示体内组织沿着三维空间的三个正交轴的坐标值；p_i＝(p_xi，p_yi，p_zi)，其中p_xi、p_yi和p_zi表示体表某一特定点沿着三维空间的三个正交轴的坐标值。

S2：在进行预测时，获取t_m时刻的体表变化信号p_m；

S3：判断p_m是否在历史数据组ψ的范围内；

在本发明的至少一个实施例中，判断p_m是否在历史数据组ψ的范围内的依据是“p_m＝(p_mx，p_my，p_mz)的每个坐标值是否均在其相应的坐标范围[p_min-0.1×s，p_max+0.1×s]内”，其中，p_min、p_max和s分别是历史数据组ψ中体表变化信号在各轴上坐标的最小值、最大值和标准差。

S4：根据S3的判断结果，预测t_m时刻后的第j时刻的体内组织运动信号具体为：

当p_m在历史数据组ψ的范围内时，在ψ中，找到与体表变化信号p_m距离最接近的M个信号，记为再根据时间对应关系，找到相对应的体内组织运动信号则