基于质心的乳腺x线片影像的配准方法及配准系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于质心的乳腺X线片影像的配准方法：加载待配准的左、右侧乳腺X线片影像DICOM数据；分别将原始的左侧乳腺X线片影像和右侧乳腺X线片影像DICOM数据进行窗宽和窗位变换，得到变换后的左侧乳腺影像和右侧乳腺影像；计算变换后的左侧乳腺影像的质心坐标Rl和右侧乳腺影像的质心坐标Rr；从变换后的左侧乳腺影像和右侧乳腺影像中选出一副作为移动图像Imgs，则将另一幅作为模板图像Imgd；计算平移量，将移动图像Imgs进行平移使左、右侧乳腺影像对齐；显示配准后的乳腺影像。该方法和系统通过左右乳腺影像的质心位置的距离差平移乳腺达到左右乳腺配准对齐，得到的配准对齐后的乳腺图像方便医生进行对比分析。
【专利说明】基于质心的乳腺X线片影像的配准方法及配准系统
【技术领域】
[0001]本发明属于数字图像处理【技术领域】，具体涉及一种基于质心的乳腺X线片图像的配准方法及配准系统。
【背景技术】
[0002]乳腺疾病是严重危害女性健康的一种疾病，目前乳腺癌已经占到女性新发恶性肿瘤的30%左右,排名女性恶性肿瘤发病率的第一位。乳腺X线照相术(Mammography)通过专门的钥钯X线机对乳房进行拍照形成乳腺X线片，目前使用乳腺X线片作为基础数据进行乳腺疾病的研究已经在发达国家成为使用最普遍的方式。在乳腺疾病的研究的过程中，通常需要对比分析左右侧的乳腺X线片图像(简称乳腺影像)，必要时还需要对比分析同一个病人在不同时期拍摄的乳腺影像。但是，由于拍摄位置的不确定，左右侧的乳腺影像之间总是存在一些位置差别，会影响分析结果，因此，为了快速地定位到肿块和钙化区域进行分析，医生希望能够将乳腺影像尽量配准到左右对称的位置，方便地进行对比分析，从而提升工作效率并提高分析结果的准确率。
[0003]当前，医学影像的数字化已成为发展的必然趋势，20世纪90年度中期，美国放射学会(American Colleage of Radiology, ACR)和美国国家电器制造协会(NationalElectrical Manufactures Association,NEMA)联合推出了推出的医学数字影像存档和传输标准 DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine)3.0,为不同厂家所生产的各种医疗影像设备(如CT、核磁共振、内窥镜、超声波等)提供了接口标准和交互协议，为利用计算机技术直接处理和显示各种医学图像提供了条件。由于医学图像的数据动态范围大(像素深度通常不低于4096灰度级)。因此，一般显示器很难提供如此高的动态范围一次显示整幅图像的全部信息。为了利用更加逼真地显示出医学数字图像的全部信息，通常采用加窗显示DICOM数据，即窗宽窗位调整。
[0004]传统的乳腺影像匹配技术主要有两种:一种是基于关键信息的特征匹配方法，另一种是基于图像灰度值的最小熵法。基于关键信息的特征匹配法先计算乳腺影像上的乳头位置以及轮廓信息，并计算相关位置的纹理特征以及轮廓特征，当左右乳腺的这些特征相匹配时则认为左右乳腺达到配准位置；该方法需要预计算乳头位置以及轮廓信息，如果这些信息计算错误，则会直接导致最后的配准结果失败，其鲁棒性差；基于图像灰度值的方法则取一幅乳腺影像作为参考图像，而另一幅乳腺影像或其一部分作为浮动图像来遍历参考图像，找到参考图像和浮动图像互相关信息(Mutual Information)最大的位置。该方法的缺点是需要循环遍历所有的乳腺影像，计算量非常大，处理速度很慢，导致很难满足实时性要求。
【发明内容】
[0005]针对上述现有技术中存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提出一种基于质心的乳腺X线片图像的配准方法及配准系统，该方法和系统通过左右乳腺影像的质心位置的距离差平移乳腺达到左右乳腺配准对齐，得到的配准对齐后的乳腺图像方便医生进行对比分析。
[0006]为了实现上述需求，本发明的实现如下:
[0007]—种基于质心的乳腺X线片影像的配准方法，具体包括如下步骤:
[0008]步骤1、加载待配准的左、右侧乳腺X线片影像DICOM数据；
[0009]步骤2、分别将原始的左侧乳腺X线片影像和右侧乳腺X线片影像DICOM数据进行窗宽和窗位变换，得到变换后的左侧乳腺影像和右侧乳腺影像；
[0010]步骤3、分别计算步骤2得到的变换后的左侧乳腺影像的质心坐标R1和右侧乳腺影像的质心坐标Rr ；
[0011]步骤4、利用式7从变换后的左侧乳腺影像和右侧乳腺影像中选出一副作为移动图像Imgs，则将另一幅作为I吴板图像Imgd ；
[0013]式中，Img1和Imgr分别表示变换后的左侧乳腺影像和右侧乳腺影像；R1、艮和R分别表示变换后的左侧乳腺影像的质心坐标、右侧乳腺影像的质心坐标和该两幅乳腺影像中任一幅乳腺影像的中心坐标；
[0014]步骤5、计算平移量，根据平移量将移动图像Imgs进行平移使左、右侧乳腺影像对齐。
[0015]步骤6:显示配准后的乳腺影像。
[0016]进一步的，所述步骤3具体包括如下步骤:
[0017]利用式4计算乳腺影像的质心的坐标:
[0018]
A[r(x,y)]nx，y)—v, K⑷
Ir
[0019]式中，R1表不变换后的左侧乳腺影像Img1的质心坐标！R1?表不变换后的右乳腺影像Imgr的质心坐标；r(x, y)表示乳腺影像上任一点的坐标；P x[r (x, y)]表示左侧乳腺影像Img1在坐标r (X，y)处的密度；P r[r (x, y)]表示右侧乳腺影像Imgr在坐标r (x, y)处的密度，它们的计算公式如下:
[0020]p,.[r(x,y)] = gImgi(d)，pr[r(x, y)] = glnig (d)(5)
[0021]式中，gImgi (d)和gImg; (d)分别为经过窗宽窗位变换后的左侧乳腺影像和右侧乳腺影像的像素值；
[0022]M1表示左侧乳腺影像的总像素值;Mr表示右侧乳腺影像的总像素值；它们的计算公式为:
[0023]M1 = ff p;[r(x,y)]6/.w/v, M = f| pr[r{x,y)\cixc!y(6)。
JJ j.niy,JJI m
[0024]进一步的，所述步骤5的平移量Λ的计算公式如下:
[0025]Δ = R1-Rr (8)[0026]式中，Rp &分别表示左、右侧乳腺影像的质心坐标。
[0027]进一步的，所述步骤5中将移动图像进行平移是指:当移动图像Imgs被确定为左侧乳腺影像Img1时，对左侧乳腺影像Img1进行平移，平移量为-Λ ；当移动图像Imgs被确定为右侧乳腺影像Imgr时，对右侧乳腺影像Imgr进行平移，平移量为Δ。
[0028]进一步的，所述步骤6的显示配准后的乳腺影像是指将左侧的乳腺影像显示在左边，将右侧的乳腺影像显示在右边。
[0029]一种应用上述基于质心的乳腺X线片影像的配准方法的配准系统，具体包括如下依次相连接的模块:
[0030]待配准乳腺影像输入模块:用于加载待配准的左、右侧乳腺X线片影像DICOM数据；
[0031]待配准影像窗宽和窗位变换模块:用于将原始的左侧乳腺X线片影像和右侧乳腺X线片影像DICOM数据进行窗宽和窗位变换，得到变换后的左侧乳腺影像和右侧乳腺影像；
[0032]乳腺影像质心计算模块:用于计算变换后的左侧乳腺影像的质心坐标R1和右侧乳腺影像的质心坐标Rr ；
[0033]模板图像和移动图像选择模块:用于利用式7从变换后的左侧乳腺影像和右侧乳腺影像中选出一副作为移动图像Imgs,则将另一幅作为模板图像Imgd ；
[0034]
【权利要求】
1.一种基于质心的乳腺X线片影像的配准方法，其特征在于，具体包括如下步骤: 步骤1、加载待配准的左、右侧乳腺X线片影像DICOM数据； 步骤2、分别将原始的左侧乳腺X线片影像和右侧乳腺X线片影像DICOM数据进行窗宽和窗位变换，得到变换后的左侧乳腺影像和右侧乳腺影像； 步骤3、分别计算步骤2得到的变换后的左侧乳腺影像的质心坐标R1和右侧乳腺影像的质心坐标Rr ； 步骤4、利用式7从变换后的左侧乳腺影像和右侧乳腺影像中选出一副作为移动图像Imgs,则将另一幅作为模板图像Imgd ；
2.如权利要求1所述的基于质心的乳腺X线片影像的配准方法，其特征在于，所述步骤3具体包括如下步骤: 利用式4计算乳腺影像的质心的坐标:
3.如权利要求1所述的基于质心的乳腺X线片影像的配准方法，其特征在于，所述步骤5的平移量Λ的计算公式如下: Δ = R1-Rr (8) 式中，Rx> Rr分别表示左、右侧乳腺影像的质心坐标。
4.如权利要求1所述的基于质心的乳腺X线片影像的配准方法，其特征在于，所述步骤5中将移动图像进行平移是指:当移动图像Imgs被确定为左侧乳腺影像Img1时，对左侧乳腺影像Img1进行平移，平移量为-Λ ;当移动图像Imgs被确定为右侧乳腺影像Imgi时，对右侧乳腺影像Im&进行平移，平移量为Λ。
5.如权利要求1所述的基于质心的乳腺X线片影像的配准方法，其特征在于，所述步骤6的显示配准后的乳腺影像是指将左侧的乳腺影像显示在左边，将右侧的乳腺影像显示在右边。
6.一种应用权利要求1所述的基于质心的乳腺X线片影像的配准方法的配准系统，其特征在于，具体包括如下依次相连接的模块: 待配准乳腺影像输入模块:用于加载待配准的左、右侧乳腺X线片影像DICOM数据； 待配准影像窗宽和窗位变换模块:用于将原始的左侧乳腺X线片影像和右侧乳腺X线片影像DICOM数据进行窗宽和窗位变换，得到变换后的左侧乳腺影像和右侧乳腺影像； 乳腺影像质心计算模块:用于计算变换后的左侧乳腺影像的质心坐标R1和右侧乳腺影像的质心坐标Rr ； 模板图像和移动图像选择模块:用于利用式7从变换后的左侧乳腺影像和右侧乳腺影像中选出一副作为移动图像Imgs,则将另一幅作为模板图像Imgd ；
7.如权利要求6所述的基于质心的乳腺X线片影像的配准方法，其特征在于，所述乳腺影像质心计算模块中，乳腺影像的质心坐标利用式4计算:
8.如权利要求6所述的基于质心的乳腺X线片影像的配准方法，其特征在于，所述乳腺影像质心计算模块中，所述平移量Λ的计算公式如下: Δ = R1-Rr (8) 式中，Rx> Rr分别表示左、右侧乳腺影像的质心坐标。
9.如权利要求6所述的基于质心的乳腺X线片影像的配准方法，其特征在于，所述乳腺影像质心计算模块中所述的将移动图像进行平移是指:当移动图像Imgs被确定为左侧乳腺影像Img1时，对左侧乳腺影像Img1进行平移，平移量为-Λ ；当移动图像Imgs被确定为右侧乳腺影像Imgr时，对右侧乳腺影像Imgr进行平移，平移量为Δ。
10.如权利要求6所述的基于质心的乳腺X线片影像的配准方法，其特征在于，所述配准后乳腺影像显示模块中所述显示配准后的乳腺影像是指将左侧的乳腺影像显示在左边，将右侧的乳腺影像显示在右边`。
【文档编号】G06T7/00GK103729845SQ201310732363
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月23日 优先权日:2013年12月23日
【发明者】孔斌, 闫升, 申田, 李云峰, 张孝林 申请人:西安华海盈泰医疗信息技术有限公司