三维图像配准方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及图像处理技术领域，特别是设及一种=维图像配准方法和系统。
【背景技术】
[0002] 图像配准在医学影像分析领域的研究一直都是热点，应用领域非常广泛。在呼吸 运动下人体器官（肺、肝或肿瘤）存在不连续性运动和较大的不规则形变，使得在不同呼吸 周期下的器官配准定位变得非常困难。由于人体呼吸、屯、跳等不连续性运动或者手术引起 的人体组织局部变形，另外在不同模态下获得医学影像间也往往存在较大的差异，使得医 学影像中不但存在具有很大的局部差异，而且图像间也存在全局复杂的未知变换关系。因 此，实现局部形变下的图像配准具有重要意义。
[0003] 在局部形变下的图像的配准中，常规基于迭代优化的方法往往速度较慢及无法保 证获得全局最优解，难W满足快速图像配准的临床需求。在临床上有时采用植入标记点方 式实现=维图像的配准，但不足之处在于体内植入标记点需要手术麻醉完成，增加了病患 的负担。同时，=维体数据中=维特征的提取和匹配，往往比较繁琐和费时。
【发明内容】
[0004] 基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种简单快速的=维图像配准方法和系 统。
[00化]一种=维图像配准方法，所述方法包括：
[0006] 获取待配准图像，所述待配准图像包括参考图像和检测图像；；
[0007] 分别构建所述参考图像对应的第一幅值加权方向直方图和所述检测图像对应的 第二幅值加权方向直方图；
[0008] 对所述第一幅值加权方向直方图和所述第二幅值加权方向直方图进行归一化直 方图匹配确定图像旋转量；
[0009] 根据所述图像旋转量对检测图像进行=维旋转获得旋转图像；
[0010] 分别构造参考图像对应的第一平方方向图W及旋转图像对应的第二平方方向 图；
[0011] 采用相位相关处理所述第一平方方向图和所述第二平方方向图得到图像平移 量；
[0012] 根据所述图像旋转量和所述图像平移量对所述检测图像进行变换，并将变换后得 到的图像与参考图像进行空间对齐实现待配准图像的配准。
[0013] 在其中一个实施例中，所述分别构建所述参考图像对应的第一幅值加权方向直方 图和所述检测图像对应的第二幅值加权方向直方图的步骤，包括：
[0014] 计算参考图像的=维体数据在=维坐标系中=个轴方向的第一梯度方向，根据第 一梯度方向构建第一幅值加权方向直方图；
[0015] 计算检测图像对应的=维体数据在=维坐标系中=个轴方向的第二梯度方向，根 据所述第二梯度方向构建第二幅值加权方向直方图。
[0016] 在其中一个实施例中，所述对所述第一幅值加权方向直方图和所述第二幅值加权 方向直方图进行归一化直方图匹配确定图像旋转量的步骤，包括：
[0017] 采用快速傅里叶变换对所述第一幅值加权方向直方图和第二幅值加权方向直方 图实现归一化直方图快速匹配，确定最佳平移量，所述最佳平移量即为图像旋转量。
[0018] 在其中一个实施例中，所述采用相位相关处理第一平方方向图和第二平方方向图 得到图像平移量的步骤，包括：
[0019] 采用快速傅里叶变换计算第一平方方向图和第二平方方向图之间的图像平移量。
[0020] 在其中一个实施例中，所述图像旋转量为=维体数据在=维坐标系中=个轴方向 对应的=个旋转量，所述根据图像旋转量和图像平移量对所述检测图像进行变换，并将变 换后的图像与参考图像进行空间对齐实现待配准图像的配准步骤，包括：
[0021] 根据所述=个旋转量构造=维体数据间的=维旋转矩阵；
[0022] 将所述=维旋转矩阵和图像平移量代入预设的刚体变换表达式中计算得到图像 配准的空间变换函数；
[0023] 根据所述空间变换函数实现对待配准图像的图像配准。
[0024] 一种S维图像配准系统，所述系统包括：
[0025] 图像获取模块，用于获取待配准图像，所述待配准图像包括参考图像和检测图 像；
[0026] 直方图构建模块，用于分别构建所述参考图像对应的第一幅值加权方向直方图和 所述检测图像对应的第二幅值加权方向直方图；
[0027] 旋转量确定模块，用于对所述第一幅值加权方向直方图和所述第二幅值加权方向 直方图进行归一化直方图匹配确定图像旋转量；
[002引旋转图像获取模块，用于根据所述图像旋转量对检测图像进行=维旋转获得旋转 图像；
[0029] 方向图构造模块，用于分别构造参考图像对应的第一平方方向图W及旋转图像对 应的第二平方方向图；
[0030] 平移量获取模块，用于采用相位相关处理所述第一平方方向图和所述第二平方方 向图得到图像平移量；
[0031] 图像配准模块，用于根据所述图像旋转量和所述图像平移量对所述检测图像进行 变换，并将变换后得到的图像与参考图像进行空间对齐实现待配准图像的配准。
[0032] 在其中一个实施例中，所述直方图构建模块包括：
[0033] 第一直方图构建模块，用于计算参考图像的=维体数据在=维坐标系中=个轴方 向的第一梯度方向，根据第一梯度方向构建第一幅值加权方向直方图；
[0034] 第二直方图构建模块，用于计算检测图像对应的=维体数据在=维坐标系中=个 轴方向的第二梯度方向，根据所述第二梯度方向构建第二幅值加权方向直方图。
[0035] 在其中一个实施例中，所述旋转量确定模块还用于采用快速傅里叶变换对所述第 一幅值加权方向直方图和第二幅值加权方向直方图实现归一化直方图快速匹配，确定最 佳平移量，所述最佳平移量即为图像旋转量。
[0036] 在其中一个实施例中，所述平移量获取模块还用于采用快速傅里叶变换计算第一 平方方向图和第二平方方向图之间的图像平移量。
[0037] 在其中一个实施例中，所述图像旋转量为=维体数据在=维坐标系中=个轴方向 对应的=个旋转量，所述图像配准模块包括：
[003引矩阵构造模块，用于根据所述=个旋转量构造=维体数据间的=维旋转矩阵；
[0039] 函数计算模块，用于将所述=维旋转矩阵和图像平移量代入预设的刚体变换表达 式中计算得到图像配准的空间变换函数；
[0040] 配准实现模块，用于根据所述空间变换函数实现对待配准图像的图像配准。
[0041] 上述=维图像配准方法和系统，由于在=维图像配准的过程中不需要进行任何的 迭代优化过程，也不需要在人体内植入任何标记点或在=维体数据中进行=维特征的提取 和匹配，相比传统图像配准技术本发明的方法和系统具有简单、快速的优点。
【附图说明】
[0042] 图1为一个实施例中S维图像配准方法的流程示意图；
[0043] 图2为一个实施例中实现待配准图像的配准步骤的流程示意图；
[0044] 图3为一个应用场景下使用本发明提供的=维图像配准方法的效果展示图；
[0045] 图4为一个应用场景下使用本发明提供的S维图像配准方法运用在临床S维医 学体数据处理实现图像配准的效果图；
[0046] 图5为一个实施例中S维图像配准系统的结构示意图；
[0047] 图6为一个实施例中直方图构建模块的结构示意图；
[0048] 图7为一个实施例中图像配准模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0049] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图