[发明专利]基于弯曲波的MRI/CT融合方法

摘要

基于弯曲波变换的医学MRI/CT图像融合方法，包括如下步骤：步骤1)构造PET/CT图像模型；步骤2)构造弯曲波系统；步骤3)对MRI图像和CT图像进行弯曲波变换；步骤4)对步骤3)得到的MRI图像弯曲波系数与CT图像弯曲波系数进行融合；步骤5)对两个图像的弯曲波系数融合处理后得到的弯曲波系数做弯曲波逆变换。本发明通过实验分析与基于普通加权平均的图像融合方法进行了对比，有效的应用在医学MRI/CT图像的融合领域；弯曲波变换是一种新颖的变换域方法，其理论支持由二阶剪切波变换发展而来，其函数参数中多了一个弯曲变量，通过弯曲波基函数能更好的拟合捕捉图像中的曲线信息。通过实验数据的对比，提出了基于弯曲波变换医学MRI/CT图像融合算法，能够更好的有帮助医师的分析诊断。

主权项

1.基于弯曲波变换医学MRI/CT图像的融合算法，步骤如下：步骤1)构造PET/CT图像模型；假设PET/CT图像由图像真实部分和图像乘性噪声组成，通常为了压缩图像信号，产生的医学图像会经过对数变换，原来的乘性噪声变成加性噪声，最终得到的MRI图像的模型如下：m(u,v)＝i(u,v)+z(u,v)   (1)CT图像的模型如下：c(u,v)＝i(u,v)+z(u,v)   (2)其中(u,v)，代表MRI图像和CT图像的坐标值，i(u,v)表示真实信号，z(u,v)表示相加噪声；步骤2)构造弯曲波系统；弯曲波系统构造公式在下面列出：上式(3)中，为弯曲波系统函数，为剪切波系统函数，而表示二阶剪切波系统，而Γ函数为高阶剪切波参数集在二维范数空间中的作用函数，公式如下：式(3)中以及其高阶变换系统的公式如下所示：当(5)式中的l取值为2时，便能得到式(3)所表示的弯曲波系统；而式子(4)中的A和S分别为高阶剪切波系统中的标度算子，其中:S为剪切算子式子如下：上式中r＝(z,x),z和x分别代表剪切变量和弯曲变量；步骤3)对MRI图像和CT图像进行弯曲波变换；对MRI图像m和CT图像c进行弯曲波变换，可得到MRI图像对应的弯曲波系数BM和CT图像对应的弯曲波系数BC；BM的计算公式如下所示：BC的计算公式如下所示：超声图像对应的弯曲波系数将按照上式，通过图像信号与弯曲波系统构造出来的弯曲波滤波器卷积完成，此卷积过程将通过MRI图像和CT图像的频域图与弯曲波滤波器的频域图点积后经过傅里叶逆变换完成，计算公式如下：其中为输入图像在时域的弯曲波系数，ifft(·)表示傅里叶逆变换函数，f_fft表示输入图像的频域图像，表示弯曲波滤波器在频域的矩阵算子；步骤4)对步骤3)得到的MRI图像弯曲波系数与CT图像弯曲波系数进行融合；采用取极大值法作为融合的规则，融合规则如下式所示：上式中，是指在第j个子带系数融合后得到的弯曲波系数，和分别代表在第j个子带的CT图像的弯曲波系数和在第j个子带的MRI图像的弯曲波系数；步骤5)对两个图像的弯曲波系数融合处理后得到的弯曲波系数做弯曲波逆变换；首先，要将各子带的弯曲波系数转换到频域再与弯曲波滤波函数的频域算子进行点积得到相对应与各子带的变量,再将这些变量加起来得到变量Xfreq，计算公式如下：上式中，N为总共的子带数，j为当前操作的子带序号，表示在第j个子带的弯曲波滤波函数的频域算子；然后再将得到的Xfreq变量与预设的权重点积后做傅里叶逆变换即可得到最终的融合图像，计算公式如下：Fused＝ifft(weight.*Xfreq)   (12)其中Fused为融合后得到的图像，weight是权重函数。