补偿机械运动误差的图像配准方法技术

本发明专利技术公开了一种补偿机械运动误差的图像配准方法，包括步骤：对旋转减影得到的蒙片图像和造影图像进行高斯滤波；对高斯滤波后的造影图像进行分块；使造影图像块在蒙片图像中平移一定距离，并计算对应图像块之间的相关性系数，多次平移不同的距离得到一系列相关性系数，选择最小的相关性系数所对应的平移距离，使造影图像块在蒙片图像中平移该距离后进行减影，从而得到减影图像。本发明专利技术有效地消除了减影图像中的伪影。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医学图像处理
，特别涉及一种。
技术介绍
医生在X射线影像下对血管病变进行诊断吋，如果不注射造影剤，是无法把血管和周围组织区分开的。为了能看清楚血管，医生在采集图像的同时往血管注射造影剤，但是在对脑血管病变诊断的时候，颅骨的影像会对血管的影像产生干扰，如果加大射线和造影剂的剂量，这样又会对患者产生伤害。为了使血管看得更加清楚，排除固定的组织，如骨骼、肌肉以及其他软组织对血管影像的干扰，用数字减影血管造影(Digital SubtractionAngiography, DSA)的方法，将除血管以外的其他组织从图像中清除。数字减影血管造影，首先在没有注射造影剤的时候采集一幅图像，称蒙片图像(Mask Image),然后注射造影剂，采集ー个序列的图像,称造影图像(Contrast Image),用每ー帧造影图像减去蒙片图像，就得到ー个序列减影图像(Subtract Image)。骨骼和其他软组织消失了，代之以清晰的血管树影像。在进行脑血管减影的时候，医生还需要从不同的角度观察脑血管的情况，这样就需要不同角度的减影图像，以确定血管的狭窄部位以及导管的走向。这个过程是通过旋转减影实现的，具体步骤如下I、让球管和探测器绕患者的头部从O度到180度旋转，曝光，采集图像，这个过程不注射造影剤。按曝光顺序保存图像，这个序列的图像就是蒙片图像序列。2、让球管和探测器绕患者的头部从180度转回到O度，注射造影剤，曝光，采集图像。按曝光顺序保存图像，这个序列的图像就是造影图像序列。3、逆序减影。用第一幅造影图像减去最后一幅蒙片图像，用第二幅造影图像减去倒数第二幅蒙片图像，依次类推，直到最后一幅造影图像减去第一幅蒙片图像。这样就获得了 ー个序列的减影图像，保存图像。理想的情况，所有减影图像中只有脑血管的影像，但实际获得的减影图像仍然含有大量的颅骨的影像，这些颅骨的伪影降低减影图像的质量。其产生的原因主要是由于机械运动的误差造成的。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是如何消除在旋转减影的过程中由于机械误差产生的伪影。(ニ)技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种，包括以下步骤SI :分别对旋转减影得到的蒙片图像和造影图像进行高斯滤波，高斯函数如下 I f-u2)Giuj)=,——exp ~iJ-； ^2πσ い0'ノ其中Uj是坐标值，j是整数，j e 父11，11是坐标的放大或缩小系数，用于调整Uj坐标的范围，使Uj e [-h, h]；S2:造影图像和蒙片图像都具有H行W列像素，对高斯滤波后的造影图像进行分块，每个图像块有KXL个像素，其中L是行数，K是列数，K和L取值为2的倍数，且L < H，K^ff；33:取出第(;[,]·)个造影图像块，其中纟e[I,〒-1) ,j e[1,--1)，造影图像像素在整幅造影图像中的位置是(x，y)，其中，造影图像块左上角像素的位置作为造影图像块进行相关性比较的基准点，所述基准点在整幅造影图像中的位置为U。，yQ)，其中χ。= iXK，y0 =jXL；S4:将第(i，j)个造影图像块放在对应的蒙片图像(x，y)位置上，对应的KXL大小的蒙片图像块向周围延伸*行f列；S5 :让KXL大小的造影图像块在2KX2L大小的蒙片图像块内平移(r，S)，其中^[-警,警),^[-孓吾),平移后，对每个KXL造影图像块与对应的KXL蒙片图像块进行相关性比较，相关性判别用如下公式如卞工”其中， Xq+^Γ—I Vq +Z/—IA(r,s) = KL ^ Σ (gc(x^y)~gm(x + r^ + s)fx=xo y=yo ^Xq+K—\ y^+L—X、B(r,s)= ^ Σ (§ΛΧ^)~gm(x + r^ +s)) Vχ=Λ 产タ0ノ其中，gc(x, y)是造影图像在坐标(X，y)处的像素值，gffl(x, y)是蒙片图像在坐标(X，y)的像素值，根据c(r，s)的值来判断相关性，C(r, s)越小相关性越大；S6 :重复步骤S5若干次，毎次取不同的r和s值，得到若干相关性系数C (r, s)，对这些系数排序，取其中最小的C(r，s)，并保存r和s的值；S7 :将造影图像块在蒙片图像块中平移(r，s)，其中，r和s为步骤S6中保存的r和S，然后按以下公式减影，得到减影图像gd(x, y) = gc (x, y) -gm(x+r, y+s) +dmid其中，dmid是中间灰度，gd(x, y)为减影图像在坐标(X，y)处的像素值。其中，在步骤SI中高斯滤波时，先对图像进行横向滤波，再对图像进行纵向滤波，χ e [-4,4], ο =1.0。其中，所述K彡6，且L彡6。 其中，所述步骤S5中位于整幅蒙片图像和整幅造影图像边缘的L行K列像素不參与相关性的判断。其中，所述步骤S6中重复执行步骤S5KXL次。其中，若灰度范围为O I之间的浮点数，则中间灰度dmid = O. 5，若灰度范围为O dmax,所述dmax为计算机中最大整数上限,则中间灰度dmid = dmax/2。(三)有益效果本专利技术通过对蒙片图像和造影图像进行上述SI到S7的步骤，有效地消除了减影图像中的伪影。附图说明图I是本专利技术实施例的一种示意图；图2是本专利技术实施例的一种中的高斯函数，h= 4.0, σ = I. O,函数对称,两端趋近于零；图3是本专利技术实施例的一种中造影图像分块方式；图4是本专利技术实施例的一种的配准方法。具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进ー步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。本专利技术的目的是要利用图像配准的方法来消除在旋转减影的过程中由于机械误差产生的伪影，如图I所示，为整个方法过程示意图具体包括以下步骤步骤SI，分别对旋转减影得到的蒙片图像和造影图像进行高斯滤波，高斯函数如下 I f-u2)G(Uj)=,——exp ~-·γ ； ■\]2πσ 2σ ノ其中Uj是坐标值，j是整数，j e [O, N), N是高斯滤波系数的个数，是大于3的奇数，σ是标准差。这里Uj=[」八}1)父2.0-1.0]父11，11是坐标的放大或缩小系数，用于调整Uj坐标的范围，使Uj e [-h, h]；优选地，在高斯滤波时先对图像进行横向滤波，再对图像进行纵向滤波，Uj取-4到 4之间，σ取1.0，这样的函数两端趋近于零，如图2所示。步骤S2，造影图像和蒙片图像都具有H行W列像素。对高斯滤波后的造影图像进行分块，每个图像块有KXL个像素，其中L是行数，K是列数，如图3所示。K和L取值为2的倍数，且L彡HK W。优选地，K彡6，且L彡6。步骤S3，取出第(i，j)个造影图像块，其中/e[l,|-l)，_/+e[l,|-l)，造影图像像素在整幅造影图像中的位置是(x，y)，其中，造影图像块左上角像素的位置作为造影图像块进行相关性比较的基准点，其在整幅造影图像中的位置为“。，れパ其中んニ丨父んれニ彳父し步骤S4，将第(i，j)个造影图像块放在对应的蒙片图像(X，y)位置上，如图4所示，对应的KXL大小的蒙片图像块向周围延伸I行f列，见图4中的虚线部分。步骤S5，让KXL大小的造影图像块在2KX2L大小的蒙片图像块内(图4的虚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种补偿机械运动误差的图像配准方法，其特征在于，包括以下步骤 Si:分别对旋转减影得到的蒙片图像和造影图像进行高斯滤波，高斯函数如下 G{U]) = l2^eXP{2a2 其中&是坐标值，j是整数，j e [O，N)，N是高斯滤波系数的个数，是大于3的奇数，σ是标准差，其中，屮=し_バ}1)\2.0-1.0]父11，11是坐标的放大或缩小系数，用于调整1^坐标的范围，使Uj e [-h, h]； 52:造影图像和蒙片图像都具有H行W列像素，对高斯滤波后的造影图像进行分块，每个图像块有KX L个像素，其中L是行数，K是列数，K和L取值为2的倍数，且L < H，K < W ; 53:取出第(i, j)个造影图像块，其中〗e[I,ア-I) ,j e[1,--1)，造影图像像素在整幅造影图像中的位置是(x，y)，其中，造影图像块左上角像素的位置作为造影图像块进行相关性比较的基准点，所述基准点在整幅造影图像中的位置为0^，％)，其中、=1\1(，7(| =」_\し； 54:将第(i，j)个造影图像块放在对应的蒙片图像(x，y)位置上，对应的KXL大小的蒙片图像块向周围延伸孑行I列； 55:让KXL大小的造影图像块在2KX2L大小的蒙片图像块内平移(r，s)，其中 卜纟，|)，平移后，对每个KXL造影图像块与对应的KXL蒙片图像块进行相关性比较，相关性判别用如下公式 c(リ)=丨希，忘Γめι 其中，Xq+^Γ—I Vq +Z/—IA(r,s) = KL Yj Yj {gc(x,y)~gm(x + r,y + s))2 χ=χ0 タ=タO ^Xq+K—\ y^+L—X、B(r,s)...

【专利技术属性】
技术研发人员：常彤，
申请(专利权)人：北京卫金帆医学技术发展有限公司，
类型：发明
国别省市：