[发明专利]一种正交X射线影像快速2D-3D医学图像配准方法

权利要求书

1.一种正交X射线影像快速2D-3D医学图像配准方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：

步骤一：重复利用2D-2D近似刚体配准结果由几何关系反演出3D空间参数；

步骤二：在2D-2D配准过程中采用一种局部加权均值误差来衡量2D图像间的相似程度。

2.根据权利要求1所述一种正交X射线影像快速2D-3D医学图像配准方法，其特征在于，步骤一中2D-2D近似刚体配准的具体配准过程如下：

1)先根据3D初始参数，利用正交分解将6个刚体参数中的5个分解到2个正交面板坐标系中；

2)以步骤1)中分解的参数作为初始参数，在两个正交面板坐标系中分别进行2D-2D配准；

3)将步骤2)中的2D-2D配准结果反演至3D刚体变换参数的5个，计算NCC相似度并以此为起点优化搜索下一组3D参数；

4)重复步骤1)到步骤3)的过程，直到3)中相邻两次迭代所计算的NCC相似度的增加量小于预设阈值。

3.根据权利要求2所述的一种正交X射线影像快速2D-3D医学图像配准方法，其特征在于，步骤2)中包含的2D-2D配准过程中，对于并非完全一致的两幅2D图像，鲁棒的进行相似度计算；具体计算步骤如下：

1)根据图像均值作为阈值将整幅图像二值化，对于大小为N*M的2D图像Img，其第i行j列像素Img(i,j)二值化结果Img′(i,j)：

2)根据图像二值化结果Img′，计算第i行j列处的局加权均值M(i,j)：

其中参数alpha，beta计算方式如下：

alpha＝(2n+1)(2m+1)-1,

3)根据两幅图像加权均值M₁(i,j)、M₂(i,j)，计算相似度Metric(M₁,M₂)：

4.根据权利要求2所述的一种正交X射线影像快速2D-3D医学图像配准方法，其特征在于，步骤1)中3D刚体参数搜索完成后不是对CT体素进行3D刚体变换与插值，而是对射线源坐标、DRR像素坐标在GPU上进行反变换，反变化具体步骤如下：

1)3D空间参数取相反数；

2)对两个虚拟射线源点及其对应DRR像素按照输入的X射线影像拍摄过程的机械参数在GPU上并行化赋值物理坐标；

3)对步骤2)中的物理坐标根据步骤1)中得到的变换参数在GPU上对虚拟射线源点以及对应DRR像素物理坐标并行化计算空间变换。