[发明专利]一种基于信息势的图像配准方法

说明书

技术领域

本发明属于生物图像配准技术领域，涉及一种基于信息势的图像配 准方法，基于ICP框架，对生物图像数据进行处理。

背景技术

双向凝胶电泳在蛋白质学研究中是一种应用非常广泛的蛋白质点分 离技术。基于蛋白质分子量及电荷大小，双向凝胶电泳技术可以将不同 的蛋白质进行分离，生成一幅二维点图，其中每个点表示一种蛋白质。 研究者经常需要进行不同凝胶之间的差别比较。这需要找到不同凝胶中 代表同一蛋白质的对应蛋白质点。由于凝胶电泳过程较为复杂，即使是 同一样品，时间不同，得到的凝胶差异也会很大。如果数据很大，仅用 肉眼很难比较。因此，借助于计算机的配准算法很为必要。

前人提出的凝胶电泳图像配准方法可以分为三种：基于特征点、基 于像素灰度、结合前面两种。目前大多数的凝胶电泳图像配准方法是基 于特征点的配准方法。一般说来，基于特征点的方法首先提取图像中的 特征点，蛋白质点的质心，然后基于这些特征点计算变换。CAROL通过 三角化，对边界进行匹配，来找蛋白质点的对应性。F.A.Potra等人(F.A. Potra.，X.Liu，F.Seillier-Moiseiwitsch，A.Roy，Y.Hang，et al.， Protein image alignment via piecewise affine transformations， Journal of Computational Biology，13(2006))，与前人不同，不是在 两幅图像之间作匹配，而是构造可以代表一组图像的模板，然后将这组 图像中的每一幅图像与模板作匹配。F.A.Potra等人的方法中，特征点 及其对应性是已知的。

基于像素灰度的配准方法直接利用图像的灰度值估计所求的变换。 这种方法最大的优点就是不需要进行分割。Smilansky(Z.Smilansky， Automatic registration for images of two-dimensional protein gels， Electrophoresis22(2001)1616-1626.)第一次提出将基于像素灰度 的配准方法应用在凝胶电泳图像上。Smilansky的方法的基本思想是： 基于像素灰度、基于局部区域、基于互补伪色彩显示。

Veeser(S.Veeser，M.J.Dunn，G.Z.Yang，Mul tiresolution image registration for two-dimensional gel electrophoresis， Proteomics 1(2001)856-870.)等人的配准方法是基于多分辨率及其 BFGS(Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno)优化算法的。

还有人将特征点与像素灰度信息相结合的配准方法应用于凝胶电泳 图像配准上。Rohr(K.Rohr，P.Cathier，S.，Elastic registration of electrophoresis images using intensity information and point landmarks，Pattern Recognition，37(2004) 1035-1048.)等人将PASTAGA(PASha Treating Additional Geometric Attribute)方法应用于凝胶电泳图像配准。在原来的PASTAGA方法中， 三维曲线被用来作为特征点。Rohr等人的工作中，蛋白质点的质心作为 特征点。Carlo等人的工作中，SSD(sum of square differences)测度 作为度量，图像的四个顶点作为特征点。其中特征点不仅对变形场进行 限制，而且还作为每一步优化的初始条件。Carlo等人重点对具有“smile effect”变形现象的图像进行匹配。

发明内容

本发明的目的是要解决传统技术迭代最近点算法对初始变换要求较 高的问题，为此，本发明提出一种基于信息势的图像配准方法，是一种 新的迭代最近点方法，将它应用到双向凝胶电泳图像上。通过信息势将 蛋白质点的灰度信息和几何信息有效地结合在一起，所以，本发明的方 法更鲁棒。

为了实现本发明的目的，提出基于信息势的图像配准方法的技术方 案如下：

步骤S1：利用计算机设备，基于信息势和欧氏距离的测度来度量最 近点的迭代最近点算法；