用于确定图像配准变换的变换确定设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种用于确定第一图像相对于第二图像的图像配准变换的方法，其中，该方法包括以下步骤：‑确认测试元素的测试系列，其中，每个测试元素包括测试变换和测试值，其中，测试系列的每个测试元素被确认如下：‑基于预先确定的测试变换的顺序和/或基于该测试系列的一个或多个先前确认的测试元素来确认测试元素的测试变换，‑通过所确认的测试变换来变换第一图像，‑基于所变换的第一图像和第二图像来确认差值图像，‑以如下这样的方式基于差值图像来确认测试元素的测试值：测试值是差值图像的像素值的频率分布在其中像素值增加的方向上的扩展的度量，‑基于由测试系列的测试元素涵盖的测试值来确定最小测试值，‑确定是包括最小测试值的测试元素的测试变换的变换。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于确定第一图像相对于第二图像的图像配准变换的方法。本专利技术还涉及一种用于确定减影血管造影图像的方法、一种变换确定设备、一种图像确定设备、一种成像装置、一种计算机程序产品以及一种计算机可读介质。
技术介绍
在数字图像处理中，图像配准特别用来建立要以如下这种方式成像的感兴趣区域的多个图像之间的相关性：当多个图像逐像素组合时，与待被成像的区域的相同部分有关的那些像素彼此组合。在第一图像相对于第二图像的图像配准期间，例如，第一图像可以以如下这种方式被变换：与待被成像的区域的相同部分有关的那些像素位于第一图像和第二图像中的相同位置处。在数字减影血管造影(DSA)中，通常获取待被成像的患者的相同区域的包含一个或多个原始图像对的原始图像对集合(imagepairset)，其中，原始图像对集合的每个原始图像对具有造影剂图像(contrastagentimage)和掩模图像(maskimage)。在造影剂存在于待被成像的区域的同时，通常获取造影剂图像。在没有或极少量的造影剂存在于该待被成像的区域的同时，通常获取掩模图像。通过从造影剂图像中逐像素减去掩模图像，可以相对于没有造影剂的结构的环境而言更清楚地显现其中存在造影剂的待被成像的区域的结构。在三维数字减影血管造影(3D-DSA)中，基于包含多个原始图像对的原始图像对集合来确定3D减影血管造影图像，其中，原始图像对集合的每个原始图像对具有掩模图像和造影剂图像。特别地，3D减影血管造影图像可以通过被称为双体积重建的技术进行确定。使用所述技术，可以基于掩模图像和/或所变换的掩模图像来确定3D掩模图像数据集，并且可以基于造影剂图像来确定3D造影剂图像数据集。3D减影血管造影图像可以通过3D掩模图像数据集与3D造影剂图像数据集的组合进行确定。在不同的时间点获取掩模图像和造影剂图像。在位于它们之间的时间间隔中，待被成像的区域的位置可以改变。这种可能的原因例如是患者的运动、原始数据获取装置和/或C型臂的机械振动、X射线束焦点的波动、或血管脉动。这可能导致掩模图像相对于造影剂图像的错误配准，使得在掩模图像和造影剂图像的逐像素组合(特别地，相减)中，与待被成像的区域的相同部分有关的那些像素没有彼此组合。错误配准可以导致由于伪影造成基于掩模图像和造影剂图像确定的减影血管造影图像的质量下降，并且因此可能导致误诊。通常地，当金属(例如，插入到动脉瘤中的线圈)存在于待被成像的区域中时，图像质量的下降特别严重。在3D-DSA中，被称为蛋壳伪影(eggshellartifact)的一类伪影可以以这种方式产生。特别地，在蛋壳伪影的情况下，经常难以判断由于线圈造成血液在动脉瘤中的循环被抑制到什么程度。在该背景下，掩模图像相对于造影剂图像的图像配准变得非常重要。已知的图像配准方法的示例是柔性像素移位算法，其例如以syngoXworkplace产品的三维重建软件来实现。
技术实现思路
本专利技术的目的是使得能够提高第一图像相对于第二图像的图像配准。通过根据权利要求1所述的方法、通过根据权利要求10所述的方法、通过根据权利要求11所述的变换确定设备、通过根据权利要求13所述的图像确定设备、通过根据权利要求15所述的成像装置、通过根据权利要求16所述的计算机程序产品、以及通过根据权利要求17所述的计算机可读介质来实现该目的。在根据本专利技术的用于确定第一图像相对于第二图像的图像配准变换的方法中，确认测试元素(element)的测试系列(series)，其中，每个测试元素包括测试变换和测试值，其中，测试系列的每个测试元素被确认如下：-基于预先确定的测试变换的顺序和/或基于一个或多个先前确认的测试元素来确认测试元素的测试变换，-通过所确认的测试变换来变换第一图像，-基于所变换的第一图像和第二图像来确认差值图像，-以如下这样的方式基于差值图像来确认测试元素的测试值：测试值是差值图像的像素值的频率分布在其中像素值增加的方向上的扩展的度量。基于由测试系列的测试元素涵盖的测试值来确定最小测试值。确定是包括最小测试值的测试元素的测试变换的变换。测试值是像素值的频率分布在其中像素值增加的方向上的扩展的度量，特别地，当测试值以如下这样的方式取决于像素值时：与频率分布在其中像素值增加的方向上的偏移和/或伸展相对应的像素值的改变引起测试值的增加。本专利技术人已经认识到，最佳图像配准变换可以通过相对于它们对图像配准的适用性而测试不同测试变换、并且通过使用测试值对其进行评级来确定。本专利技术人提出了以如下这样的方式来确认测试值：产生具有相对较大值的一个或多个像素的差值图像的测试变换被罚更重，特别地，被评级为不太适合于图像配准。特别地，可以基于差值图像的像素值来确认测试值。在这种情况下，与具有较小值的像素相比较，具有最高(换句话说，最大)值的一个像素或多个像素可以赋予较重权重。本专利技术的实施例变型提供了不太适合于图像配准的测试变换被分配较大的测试值。可以因此通过在测试系列的测试变换之间标识具有最小测试值的测试变换来确定最佳图像配准变换。根据本专利技术的方法可以在这方面被描述为“最大中的最小”(MoM)方法。本专利技术的实施例变型提供了在穿透待被成像的区域的辐射剂量的帮助下获取第一图像和第二图像，并且提供了第一图像的像素值和第二图像的像素值以如下这样的方式取决于辐射的吸收：其中给定像素与其有关的待被成像的区域的一部分中的更强辐射的吸收会导致给定像素的值更小。特别地，像素值可以是灰度值和/或亮度值。特别地，像素值可以是吸收值和/或强度值。本专利技术的实施例变型提供了通过将所变换的第一图像从第二图像一次减去一个像素来确认差值图像。通常地，当从第二图像的大像素值中减去所变换的第一图像的小像素值时，差值图像具有相对较大值的像素。特别地，当由于错误配准而导致从与展现更差吸收的待被成像的区域的一部分有关的像素中减去与展现更强吸收的待被成像的区域的一部分有关的像素时，发生这种情况。展现更强吸收的待被呈现的区域的一部分可以包括例如血管的一部分、和/或动脉瘤的一部分、和/或金属物体(特别地，插入到动脉瘤中的线圈)的一部分。展现更差吸收的待被成像的区域的一部分可以包括例如组织的一部分。通过根据本专利技术的方法，可以特别地以如下这样的方式来确定图像配准变换：在确认差值图像期间，在每种情况下具有大值或展现强吸收的第二图像的像素已经从同样地在每种情况下具有大值或者展现差吸收的第一图像的像素中减去。这导致差值图像的像素值的频率分布在像素值增加的方向上的扩展减少。与所述变换相关联的测试值因此相对较小，其结果是可以通过与该测试值有关的最小值搜索从测试系列的测试变换集合中确定变换。根据本专利技术的方面，基于差值图像的像素组来确认测试值，其中，对于像素组的每个像素，满足与像素的位置有关的像素位置条件、和/或与像素值有关的像素值条件。本专利技术的实施例变型提供了像素组包括满足以下条件的差值图像的像素：与各像素的位置有关的位置条件、和/或与各像素的值有关的像素值条件。频率分布可以与整个差分图像有关、和/或与差值图像的像素组有关，其中，对于像素组的每个像素，满足与像素的位置有关的像素位置条件和/或与像素值有关的像素值条件。本专利技术的实施例变型提供了确认差值图像的像素的像素组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定第一图像(I1)相对于第二图像(I2)的图像配准变换的方法，其中，所述方法包括以下步骤：确认(DTR)测试元素的测试系列，其中，每个测试元素包括测试变换和测试值，其中，所述测试系列的每个测试元素被确认如下：基于预先确定的测试变换的顺序和/或基于所述测试系列的一个或多个先前确认的测试元素来确认(TT)所述测试元素的所述测试变换，通过所确认的测试变换来变换(T1)所述第一图像(I1)，基于所变换的第一图像(TI1)和所述第二图像(I2)来确认(DI)差值图像，以如下这样的方式基于所述差值图像来确认(TV)所述测试元素的所述测试值：所述测试值是所述差值图像的像素值的频率分布在其中所述像素值增加的方向上的扩展的度量，基于由所述测试系列的所述测试元素涵盖的所述测试值来确定(MIN)最小测试值，确定(DT1)作为包括所述最小测试值的测试元素的所述测试变换的所述变换。

【技术特征摘要】
2015.09.10 DE 102015217317.81.一种用于确定第一图像(I1)相对于第二图像(I2)的图像配准变换的方法，其中，所述方法包括以下步骤：确认(DTR)测试元素的测试系列，其中，每个测试元素包括测试变换和测试值，其中，所述测试系列的每个测试元素被确认如下：基于预先确定的测试变换的顺序和/或基于所述测试系列的一个或多个先前确认的测试元素来确认(TT)所述测试元素的所述测试变换，通过所确认的测试变换来变换(T1)所述第一图像(I1)，基于所变换的第一图像(TI1)和所述第二图像(I2)来确认(DI)差值图像，以如下这样的方式基于所述差值图像来确认(TV)所述测试元素的所述测试值：所述测试值是所述差值图像的像素值的频率分布在其中所述像素值增加的方向上的扩展的度量，基于由所述测试系列的所述测试元素涵盖的所述测试值来确定(MIN)最小测试值，确定(DT1)作为包括所述最小测试值的测试元素的所述测试变换的所述变换。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述测试值基于所述差值图像的像素组而被确认，其中，对于所述像素组的每个像素，满足与所述像素的位置有关的像素位置条件和/或与所述像素的值有关的像素值条件。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述测试值是所述像素组的参数和/或所述差值图像的参数、和/或是基于所述像素组的参数和/或所述差值图像的参数而被确认的，其中，所述参数选自由以下各项组成的组：所述像素的值中的最大值、所述像素的值的和、以及所述像素的值的频率分布的位置参数。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述位置参数选自由以下各项组成的组：平均值、模式、以及分位数。5.根据权利要求2-4中任一项所述的方法，其中，如果给定像素的位置位于感兴趣区域中，则满足针对所述差值图像的给定像素的所述像素位置条件。6.根据权利要求2-5中任一项所述的方法，其中，如果给定像素的值超过像素阈值，则满足针对所述差值图像的给定像素的所述像素值条件。7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，所述测试变换包括平移和/或旋转。8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，所述测试变换通过搜索算法而被确认。9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，将所述测试值与测试阈值比较，其中，如果所述测试值低于所述测试阈值，则不进一步继续确定(DTR)所述测试系列。10.一种用于基于包含一个或多个原始图像对的原始图像对集合来确定减影血管造影图像的方法，其中，所述原始图像对集合的每个原始图像对具有掩模图像和造影剂图像，其中，所述方法包括以下步骤：提供(PI)所述原始图像对集合，通过对所述原始图像对集合的每个原始图像对执行以下步骤来确认(RI)包含一个或多个配准图像对的配准图像对集合：通过根据权利要求1-9中任一项所述的方法来确定(DT3)图像配准变换，其中，所述第一图像(I1)是所述原始图像对的所述掩模图像，并且所述第二图像(I2)是所述原始图像对的所述造影剂图像，通过所确定的变换来变换(T3)所述掩模图像，其中，所变换的掩模图像和所述造影剂图像形成所述配准图像对集合的配准图像对，基于所述配准图像对集合来确定(DS)所述减影血管造...

【专利技术属性】
技术研发人员：O·格林瓦尔德，B·施赖伯，
申请(专利权)人：西门子医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE