[发明专利]一种术前三维影像与术中透视图像的无标定物配准方法

摘要

本发明涉及一种术前三维影像与术中透视图像的无标定物配准方法，它包括以下步骤：1)手术开始前，CT或MRI获取一系列三维图像，根据手术需求生成N个DRR图像，得到每个图像的位姿坐标W；2)手术中，C型臂上的X射线机获取不同角度的X‑Ray透视图像；3)对DRR图像i和X‑Ray透视图像均做归一化处理；4)采用非线性直方图匹配算法；5)对DRR图像i与X‑Ray透射图像进行秩相关相似度比较，如果两组图像匹配，获取X‑Ray透射图像位姿参数，进入下一步；否则提取DRR图像i+1信息，返回步骤3)；6)基于多分辨率机制和梯度差异相关性为术前三维影像和X‑Ray透视图像精确配准，输出精确配准后的图像。本发明降低了病人手术中所受的伤害。

主权项

1.一种术前三维影像与术中透视图像的无标定物配准方法，其特征在于：它包括以下步骤：1)在手术开始前，由CT或MRI获取一系列三维图像，根据手术需求，在冠状位，矢状位或横断位的视角方向上，从0°开始每间隔预设度数根据CT或MRI提供的三维图像生成N个DRR图像，获取对应的位姿参数W；其中，W＝(θx,θy,θz,X,Y,Z)，θx、θy、θz表示旋转方向，X、Y、Z表示在坐标系各个方向下的平移量；2)手术中，C型臂上的X射线机获取不同角度的X‑Ray透视图像；3)对DRR图像i和X‑Ray透视图像上的每一个像素均做二维高斯加权归一化处理，每一个像素原始灰度值减去高斯加权均值，然后除以高斯加权均方差从而获取归一化后的像素灰度值；4)采用非线性直方图匹配算法，校正DRR图像i与X‑Ray透射图像的灰度差异，选择灰度值大于投影图像灰度均值的区域进行直方图匹配，消除背景像素对直方图的影响；5)对DRR图像i与X‑Ray透射图像进行秩相关相似度比较，如果两组图像匹配，获取X‑Ray透射图像位姿参数，并进入下一步；否则提取DRR图像i+1信息，并返回步骤3)；6)基于多分辨率机制和梯度差异相关性为术前三维影像和X‑Ray透视图像精确配准，输出精确配准后的图像，完成术前三维影像与术中透视图像的无标定物配准；所述步骤1)中，从0°开始每间隔预设度数1°或2°根据CT/MRI提供的三维图像生成N个DRR图像；所述步骤1)中，所述DRR图像的生成采用基于GPU加速的光影透射算法中的cuberille算法，同时使用稀疏抽样提高图像性能；所述步骤2)中，C型臂上的X射线机获取X‑Ray透视图像至少获取两张。