[发明专利]一种骨水泥植入体CT图像层间插值方法

说明书

本发明提出一种骨水泥植入体CT图像层间插值方法。该方法基于形态学处理特性，首先对经二值化操作，提取出目标区域的两切片图像做或运算，得到融合图像；之后，比较融合图像与两切片图像的相似度，若与第一张切片更相似，则在融合图像上对第一张切片相较融合切片的差异部分进行一次腐蚀，再在融合图像上对第二张切片相较融合切片的差异部分进行两次腐蚀，得到一张与第一张切片更相似的插值图像；反之，则在融合图像上对第二张切片相较融合切片的差异部分进行一次腐蚀，再在融合图像上对第一张切片相较融合切片的差异部分进行两次腐蚀，得到一张与第二张切片更相似的插值图像。本发明绘制出的插值图像能描述层间变化过程，过渡自然，边界清晰。

技术领域

本发明涉及医学图像处理技术，具体来讲，涉及一种基于形态学的插值方法，该方法将相邻切片的融合图像与原切片图像的差异部分做形态学处理，使插值图像有选择地保留前后层的差异信息，层间变化过程更加自然，边界清晰。

背景技术

尽管现在的植入技术已经有了很大的改进，但是骨水泥被植入人体后仍可能发生松动或者断裂，导致严重后果，因此需要对其分布状态进行跟踪检测。目前的临床检测主要以医生来回翻看大量CT图片为主，缺乏三维立体效果，且不具备逐层分析功能，因此，一种高效、准确的三维检测方法亟待提出。通过三维模型的构建，医生不仅可以直观地对植入体进行观察，而且可以节省翻阅CT图像的时间，提高就诊效率，降低误判的几率。但是，在骨水泥的三维重建过程中，由于骨水泥原本的厚度原因，获取的CT图像只有二十多层，重构出的三维模型失真较大、轮廓不明显，需要适合有效的插值方法进行优化，提高层间分辨率。

目前，医学CT图像层间插值的方法主要有三类。

第一类基于灰度的插值方法。这种方法利用相邻切片的邻域灰度值来估计其层间对应像素的灰度值。这种方法适用于切片图像在某些连接点比较稀疏的情况使用，具有运算量小，易于实现等优点，但是不能描述层间变化过程，容易产生三维目标边界不清和结构模糊等问题。

第二类基于形状的插值方法。这种方法主要适用于二值图像，先提取物体的形状特征，然后再根据此特征进行层间插值。常见的算法如基于形状的距离变换法、基于形状的匹配点法，其中，基于形状的距离变换法是对图像内所有的点求出其到边界曲线的距离，将距离的值生成一个距离矩阵，再利用优化算法进行线性插值，能描述层间变化过程，但是运算量大并且不易实现；基于形状的匹配点法是通过提取相邻切片目标区域的边界信息，并通过它们的相关系数计算出插值点的坐标，拟合形成插值图像边界曲线，适用于连通域单一，且图像偏移较小的情况，若图像的偏移较大，还需要对图像进行平移矫正的操作。

第三类基于形态学的插值方法。这种方法利用形态滤波器在相邻两切片图像之间产生中间的插值图像，可以通过选择不同的结构元素来调整插值结果，也可以通过选择不同的膨胀腐蚀区域来调整插值结果，因此具有更高的灵活性，而且绘制出的插值图像能描述层间变化过程，过渡更加自然，边界清晰。

发明内容

本发明的目的在于解决骨水泥植入体三维重构时失真较大、轮廓不明显的问题，提供一种骨水泥植入体CT图像层间插值方法，通过所述方法可获得能描述层间变化过程、过渡更加自然、边界清晰的插值图像。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于形态学的骨水泥植入体CT图像层间插值方法，其中主要包括三个部分，第一部分是获取融合图像；第二部分是分别计算两相邻切片图像与融合图像的相似度；第三部分是根据相似度关系输出插值图像。

第一部分包括两个步骤：

步骤1，取出相邻的两层CT切片图像，对其进行二值化操作，提取出目标区域，得到二值化后的相邻切片图像p1和p2；

步骤2，将p1与p2两张图像进行相或运算，得到融合图像p3。