[发明专利]三维CT层间图像插值修复与超分辨处理方法及装置

权利要求书

1.三维CT层间图像插值修复与超分辨处理方法，其特征在于，方法包括：

步骤一，通过CLG-TV光流估计模型求解CT图像相邻切片间像素的对应关系；

步骤二，通过像素间对应关系的映射函数找到目标位置，并用图像翘曲方式来插值出中间切片；

在三维CT图像层间插值过程中,将翘曲操作引入到算法中，取得插值结果；

基于图像翘曲计算原图像中的每个像素与其运动矢量之间的映射函数,实现像素点的位移，得到目标图像；

对两幅图像之间的中间层进行插值是对发生的运动进行插值,使运动物体沿运动轨迹以一种自然恰当的方式生成插值图像,同时对于非线性平移运动，补偿几何畸变；

通过CLG-TV光流模型计算得到像素的映射函数q_i＝f(p_i),确定原切片中像素p_i的目标位置q_i；使用双线性插值算法在q_i处实现翘曲操作；

求出目标位置q_i与其对角邻域ND(q_i)的欧式距离ρ,选择使欧式距离最小的那个像素点作为插入点；

ρ＝(|x₁-x₂|²+|y₁-y₂|²)^1/2 (6)；

步骤三，利用4D-CT图像固有的帧间非局部自相似性,对插值过程中产生的细小孔洞和模糊进行图像修复。

2.根据权利要求1所述的三维CT层间图像插值修复与超分辨处理方法，其特征在于，步骤一还包括：

通过CLG算法将全局算法中对单个像素点使用亮度守恒假设扩展到它的邻域内,平滑项不做改变,得到更加准确致密的光流场；CLG光流估计模型为：

E_CLG＝∫_Ω(W²(x,y)·(I_xv_x+I_yv_y+I_t)²+S)d_xd_y. (1)

其中,W(x,y)是以点(x,y)为中心的邻域Ω内每个点的权重系数,I_x、I_y、I_t是像素点的灰度沿x、y、t方向的偏导数为平滑项；

对于CLG光流估计模型中L²范数对图像噪声敏感的问题,引入对光流的L¹范数约束,使估计模型具有更加鲁棒的抗噪性能

同时引入双边滤波技术和各向异性扩散的平滑策略；

给数据项添加双边滤波约束和各向异性正则化增强了特定的填充过程,得到CLG-TV变分光流估计模型:

上式中,为数据项,ω为数据项与平滑项之间的权重系数,bfw表示对数据项进行平滑滤波,region代表双边滤波器的作用域；平滑项E_smooth使用图像驱动的各向异性扩散因子

数据项的定义如下：

其中,X＝(x,y)为像素点坐标,F＝(v_x,v_y)为二维方向上的光流，x表示x方向和y表示y方向,F₀为光流场的初始估计。

3.根据权利要求2所述的三维CT层间图像插值修复与超分辨处理方法，其特征在于，步骤一还包括：

在求解光流模型过程中,采用纹理结构分解方法和由粗到精的高斯金字塔算法，对图像进行结构纹理分解,将输入图像I分解为包含图像结构信息的部分I_s和包含图像纹理信息的部分I_g,I_g＝I-I_s,由于I_g基本上没有受到阴影、遮挡的影响,将I_g作为新的输入图像,初始化F₀；

由图像大小确定金字塔层数

每一层光流有是从低精度的k层传向k+1层的光流,是从k层传向k+1层的光流增量；

利用交替方向乘子法快速迭代求解光流,直至k＝n-1。