[发明专利]基于直观几何特征的三维医学图像简化配准方法

说明书

本发明公开了一种基于直观几何特征的三维医学图像简化配准方法，包括分别提取参考图像和浮动图像的外轮廓点云；分别计算参考图像和浮动图像的质心；分别将两模态的质心平移至与原点重合，得到新的参考模态和浮动模态；分别计算得出参考模态和浮动模态的第一根特征轴向量和第二根特征轴向量；根据求得的特征轴向量构造旋转算子，并完成浮动图像的旋转；平移和旋转后完成配准。本发明几何意义简单直观，经过实验和客观参考对比分析，配准精度高，并具有通用性，便于医生对病人病情进行准确地分析。

本申请是申请号：201610650011.3、申请日：2016.08.09、名称“基于颅外轮廓特征几何不变量多信息3D医学图像配准方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种基于颅外轮廓特征几何不变量多信息3D医学图像配准方法。

背景技术

医生对就诊者进行诊疗和手术的过程中，往往通过非侵入的方式采集人体内部组织结构的图像，通过相应的成像技术，就诊者体内同一部位的不同方面的状况信息可以通过相应的医学图像观察到。单种的医学图像提供不了全面丰富的病情信息，而不同的医学图像信息为医生对就诊者病情的综合诊断提供了多方面的参考。在实际诊断中，医生需要获得病人多种形式的断层医学图像后，才便于根据疑似病患部位的完整解剖细节和功能状况进行判断。以往这种情况下，医生只能根据经验，对多个单一独立的图像进行判断，在脑海中将这些三维刚体图片或形变信息融合起来。这种方式对医生的经验准确度是很大的考验，而且因人而异，不准确的判断可能会对诊断结果造成不可预知的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方便医生在临床观察中更准确的从多种成像方式中观察病人病情的基于颅外轮廓特征几何不变量多信息3D医学图像配准方法。

本发明的技术解决方案是：

一种基于颅外轮廓特征几何不变量多信息3D医学图像配准方法，其特征是：包括下列步骤：

(1)分别提取参考图像和浮动图像的外轮廓点云；

(2)分别计算参考图像和浮动图像的质心；

(3)分别将两模态的质心平移至与原点重合，得到新的参考模态和浮动模态；

(4)分别计算得出参考模态和浮动模态的第一根特征轴向量和第二根特征轴向量；

(5)根据求得的特征轴向量构造旋转算子，并完成浮动图像的旋转；

(6)平移和旋转后完成配准。

步骤(1)的具体方法：根据参考图像与浮动图像的3D模态数据构成的离散点云，提取参考图像和浮动图像的外轮廓点云，分别记作和其中，n_r是参考模态外轮廓点的个数，n_f是浮动模态外轮廓点的个数，i＝1,2,3,...,n，和分别是参考模态和浮动模态外轮廓点云。

步骤(2)中参考图像质心和浮动图像质心分别记作o_r、o_f，所述的质心计算公式为：其中o是质心，n是对应模态点的个数，i＝1,2,3,...,n，v_i是外轮廓点云，代表几何代数空间。

步骤(3)中所述的质心分别为o_r和o_f，所述的新的参考模态和浮动模态分别是其中，n_r是新的参考模态外轮廓点的个数，n_f是新的浮动模态外轮廓点的个数，i＝1,2,3,...,n_r，和分别是新的参考模态和浮动模态外轮廓点云。

步骤(5)、步骤(6)的具体方法是：所述的旋转算子记作T；

根据参考模态和浮动模态的第一根特征轴向量首先构造旋转算子T₁，如式(3)：