医疗图像配准和融合医疗讲座课件

医疗图像配准和融合医疗讲座
10
配准算法的一般步骤
特征提取 特征匹配 估计变换模型 图像重采样及变换
2/17/2021
医疗图像配准和融合医疗讲座
11
6.2.1配准算法的一般步骤—特征提取
特征提取是指分别提取两幅图像中共有的图 像特征。这种特征是出现在两幅图像中对比例、 旋转、平移等变换保持一致性的特征，如线交 叉点、物体边缘角点、虚圆闭区域的中心等可 提取的特征。特征包括：点、线和面三类。
2/17/2021
医疗图像配准和融合医疗讲座
4
二、图像配准的概念
医学图象配准：对于一幅医学图象寻求一种(或一 系列)空间变换，使它与另一幅医学图象上的对应 点达到空间上的一致。
这种一致是指人体上的同一解剖点在两张匹配图 象上有相同的空间位置。
配准的结果应使两幅图象上所有的解剖点，或至 少是所有具有诊断意义的点及手术感兴趣的点都 达到匹配。
CT和MRI图象 CT(或MRI)与SPECT(或PET)配准 SPECT/ECT与CT/MRI/DSA配准
2/17/2021
医疗图像配准和融合医疗讲座
8
不同对象间 (inter—subject) 的图象配准 将被试的图象与典型正常人相同部位的图象对比，以 确定被试者是否正常。如果异常，也许还要与一些疾 病的典型图象对比，确定患者是否属于同类
xy22scions-csions.xy11ttxy
2/17/2021
医疗图像配准和融合医疗讲座
17
2/17/2021
同一刚体变换结果实现的两 种方法：
1、先旋转10度，后x轴平移4 单位，再y轴平移9单位；
2、先x轴平移2.3764单位，后 y轴平移9.5579单位，再旋转 10度；
对于刚体变换无须关心其实际的旋转与平移顺序。
2/17/2021
医疗图像配准和融合医疗讲座
13
主要配准方法
点法（Point Method） ：分为内部点法与外部点法。
标志点一旦确定，图象配准问题就归结为求解对应点 集的刚体变换；对准了这些标志点，图象也就配准
外部点：
内部点：解剖标志点； ▪耳蜗尖端拐点处； ▪两个线性结构的交点；
在受试着颅骨嵌入的螺钉； 在皮肤上作记号；
▪血管的分叉或相交处等；
其他在两幅图像都可以检测 到的附加标记物：如充有硫 酸铜的管子、玻璃珠、铬合 金球、明胶球等。
▪优点：对受试者友好；
wenku.baidu.com
优点：容易识别；
▪缺点：难以识别，需要一
定的2/1经7/20验21 。
缺点：受试者在扫描装置内
医疗图像配准和融合要医疗求讲座严格不动；
14
曲线法(Curve Method) ：边界曲线的匹配
用人工方法在两幅配准图象中寻找对应的 开曲线，再在两条开曲线局部曲率最佳拟 合的线段用相同的采样率找出一组对应点
对这组对应点使用点法匹配两幅图象
2/17/2021
医疗图像配准和融合医疗讲座
15
矩和主轴法(Moment and Principal Axes Method)
根据力学中物理质量分布的概念： 先计算两幅图象象素点的质心和主轴； 再通过平移和旋转使两幅图象的质心和主轴对齐，从
2/17/2021
医疗图像配准和融合医疗讲座
2
X-Ray;
▪
描述生理形态的形态(结构)成像： DSA
X-CT
MRI;
MRA
Ultrasound
▪ 描述人体功能或代谢的功能成像
SPECT PET f MRI EEG MRS
2/17/2021
医疗图像配准和融合医疗讲座
3
对几幅不同的图象作定量分析，首先要将图 像转换到一个公共的坐标框架内研究，解决图像 的严格对齐问题，这就是图像的配准。
医疗图像配准和融合医疗讲座
18
配准算法的一般步骤—估计变换模型
人脑多种模式成像
2/17/2021
医疗图像配准和融合医疗讲座
7
同一对象 (intra—subject) 的图象配准(★)
单模 (monomodality)
不同 MR 加权图像间的配准 图象序列的配准 fMRI图象序列的配准 胸、腹部脏器的图象配准 同一部位，不同时间图像的配准
多模 (multimodality)
2/17/2021
医疗图像配准和融合医疗讲座
9
6.2图像配准方法
按对图像信息的利用情况分类
基于图像灰度信息的方法
➢ 基于时域的图像配准方法 ➢ 基于频域的图像配准方法
基于特征的图像配准方法
➢ 基于不变量描述子得图像配准方法 ➢ 基于轮廓的图像配准方法 ➢ 基于其他特征的图像配准方法
2/17/2021
2/17/2021
医疗图像配准和融合医疗讲座
12
--点特征是最常采用的一种图像特征，包括物体边缘 点、角点、线交叉点等；根据各特征点的兴趣值将 特征点分成几个等级。对不同的目的，特征点的提 取应有所不同。
--线特征是图像中明显的线段特征，如道路河流的边 缘，目标的轮廓线等。线特征的提取一般分两步进 行：首先采用某种算法提取出图像中明显的线段信 息，然后利用限制条件筛选出满足条件的线段作为 线特征；
2/17/2021
医疗图像配准和融合医疗讲座
5
配准示意图
2/17/2021
医疗图像配准和融合医疗讲座
6
基于多种原因，临床上 通常需要对同一个病人进行多 种模式或同一种模式的多次成 像。即同时从几幅图像获得信 息，进行综合分析。
使用同种成像设备在不同 时间成像，可以观察病灶生长， 对比手术前后的治疗效果等。
而达到配准。
缺点：对数据缺失敏感； 对神经医生感兴趣的某些病案效果不佳。
应用：粗配准；初步对齐；
2/17/2021
医疗图像配准和融合医疗讲座
16
6.2.2配准算法的一般步骤—估计变换模型
1.刚体变换模型
刚体变换是平移、旋转与缩放的组合，适用于具有相同 视角，但拍摄位置不同的来自同一传感器的两幅图像的 配准。刚体变换模型下，若点 (x1, y1) ，(x2, y2) 分别为参 考图像和待配准图像中对应的两点，则它们之间满足以 下关系：
图像配准： 解决几幅图的对齐问题。
图像配准是图像融合的前提。
(a) CT图像
2/17/2021
(b) MRI图像
医疗图像配准和融合医疗讲座
(c) 融合图像
1
6.1 概述
一、医学图像配准的必要性
基于多种原因，临床上通常需要对同一个
病人进行多种模式或同一种模式的多次成像。即
同时从几幅图像获得信息，进行综合分析 。