[发明专利]基于点的自适应弹性图像配准

说明书

技术领域

本发明涉及数字成像领域。特别是，本发明涉及一种将第一图像与第二图像配准的方法，且涉及一种用于将第一图像与第二图像配准的图像处理设备和软件程序。

背景技术

图像配准的目的，例如，在医学成像应用中，是补偿图像间的差异，例如，由于患者移动、不同的扫描器形式、解剖学中的变化等引起的差异。诸如刚体变换或仿射变换那样的全局配准方法通常无法应付局部差异。一种已知的相关解决方案称为弹性配准。对医学图像进行鲁棒性的弹性配准是一个困难的问题，这是目前加强研究的主题。

基于点的弹性配准包括以下步骤：定义与第一图像相关的一组控制点；然后在这些控制点上执行第一图像的弹性变形，以便实现第一图像与第二图像的最佳空间对应，其中，用相似性度量来量化该对准情况。在参数化几何变换的情况下，通过计算最佳参数设置来达到该最佳对准，该最佳参数设置对于弹性配准而言通常意味着控制点的最佳数量和位置以及在这些控制点上的位移参数(定义了第一图像的弹性变形程度)。

最广泛使用的弹性图像配准的变形类型是B样条，其是在控制点的规则网格上定义的。一般来说，当需要对第一图像进行高度弹性变形时，就需要定义高密度的控制点。在控制点的规则网格的情况下，就需要对于整个第一图像提供高密度，即使是仅对于第一图像中的较小面积才需要这类高弹性变形。至少需要确定关于每一个控制点的位移参数，以致于在此情况下将需要优化大量的参数，这就需要较长的计算时间。

可以利用以控制点的不规则网格为基础的变换来克服上述缺陷。固定数量的控制点在第一图像上的位置都认为是自由参数(要被优化)，在优化处理过程中，这些参数以及控制点位移参数都能够改变。这允许根据需要移动控制点，并能够对于第一图像中需要高度弹性变形的区域提供高密度的控制点而在其他图像区域中，控制点密度可以更小。例如，国际专利申请号WO2005/057495公开了一种弹性变形方法，其中，在几个控制点上对第一图像施加力场，并自动查找在被施加了力的控制点的最佳位置，以便最小化第一个与第二图像之间的差异。

然而，在图像配准处理开始时就固定了控制点的数量，并在整个处理过程中始终保持该固定数量。由于在配准处理之前无法获知控制点的最佳数量和初始相对位置，所以将需要比必要数量的控制点更多数量的控制点来获得可接受的图像配准结果，这进而又意味着执行优化处理所需的计算量和时间也不必要地较高。

本发明的目的是提供一种图像配准方法，其中，可以优化控制点的数量，以便最小化执行图像配准所需的计算量和时间，同时不会降低配准结果的质量。本发明的目的还在于提供一种相应的图像处理设备和软件程序。

发明内容

根据本发明，提供了一种用于将第一图像与第二图像进行配准的方法，所述方法包括：

在所述第一图像内放置至少一个控制点(S6)，为确定关于所述至少一个所述控制点的、确定表示所述第一图像的弹性变形的、定义了位置和位移参数的第一参数设置(S7)，其中，所述弹性变形提高了变形后的所述第一图像与所述第二图像之间的相似性，以便使所述第一图像弹性变形(S8)，从而提高所述第一图像与所述第二图像之间的相似性，并且重复以下步骤：

在所述第一图像内放置至少一个附加控制点(S6)；

基于所述第一参数设置，确定关于为所述至少一个附加控制点确定表示所述第一图像的进一步弹性变形的、的、定义了位置和位移参数的第二参数设置(S7)，直至满足了预定准则，其中，所述进一步弹性变形以便使所述第一图像弹性变形(S8)，从而进一步提高了在进一步弹性变形后的所述第一图像与所述第二图像之间的所述相似性；直至满足了预定准则为止。

因而，本发明的目的是通过以下实现的：从一个或多个控制点(优选为单个控制点)开始，并在每一次弹性变形操作之后迭代地添加新的控制点，直至满足预定准则。照这样，不必提前指定控制点的数量，而且控制点的数量可以自动适应于变形区域的复杂性。在优选的实施例中，在每一次弹性变形操作之后迭代地添加新的控制点，直至第一图像与第二图像之间的相似性至少达到预定级别。