[发明专利]膝盖骨医学影像的修复

说明书

技术领域

本发明涉及膝盖骨医学影像修复的领域，特别涉及一种X射线导航中膝盖骨图像的修复方法。

背景技术

1895年11月8日，伦琴在研究中无意地发现了“X”射线，并用它为他夫人拍了人类历史上第一张医学图像，伦琴本人也因这一重大贡献获得了首个诺贝尔物理学奖。一个多世纪以来，医学图像经历了革命性的发展。计算机“X”光断层扫描成像CT，核磁共振成像MRI以及其它成像模式为组织器官非侵入映射提供了有效的方式。这可以使得科学家和外科医生真正与组织结构进行交互并且可以获得生命活动的信息。今天，医学成像的角色已经不仅仅局限于简单的可视化和对组织结构的观察，而且能够实现对病人的诊断，高端的外科手术规划以及模拟等。

随着医疗水平的不断发展，人们可以获得更好的医疗护理。伴随着CT、MRI、PET等医学成像的应用，扫描图像的质量变得越来越重要。当扫描图像由于金属放射线或远程医疗传输中发生像素缺失时，无法正确进行判断。

图像修复技术是一项古老的艺术，开始出现于欧洲文艺复兴时期。当时，人们为了恢复美术作品中丢失或被损坏部分并同时保持作品的整体效果，对中世纪的美术品进行修复，这样的工作就叫做“retouching”(润饰)或者“inpainting”(润饰或修描)。人们手工用画笔修补油画时，一般都是先从破损区域的最外部开始修复，尽量将离破损区域最近的内容延伸到内部，使整幅画显得自然协调。从这里得到启发，数学家利用计算机模仿人们手工修补图画的过程，开发数字图像修复技术。

H.Igehy和L.Pereira(Homan Igehy，Lucas Pereira.Image Replacement through Texture Synthesis.Proc.Of IEEE International Conference on Image Processing(ICIP’97)，Page(s)：186-189，1997)介绍了纹理合成的概念。L.Liang(Lin Liang，Ce Liu，Ying-Qing Xu，Baining Guo，Heung-Yeung Shum.Real-Time Texture Synthesis by Patch-Based Sampling.ACM Transactions on Graphics，Vol.20，No.3，July 2001)进一步改进了实时的性能。这个方法不仅通过调整参数就适合不同大小的破损区域，同时要求保持原图像的结构，因为她对保持原图像信息的完整性非常重要。尽管在图像处理和图形学研究邻域这种方法被广泛地用来修复图片，照片以及绘画品。但目前为止还没有见到医学领域应用的相关报道。

区域增长算法是一种有效的图形分割方法，其基本思想就是从一个待分割物体内的种子区域(比较典型的一个和多个点)开始，评估与这个区域相邻的点，判断是否是待分割物体的一部分，如果是，则把这个点加入到种子区域中，继续执行对相邻点的评估与判断。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种应用于膝盖骨X光导航系统中，在膝盖骨CT扫描图像被用于手术计划和导航路径产生前，对破损区域的图像进行修复的方法。

为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种膝盖骨医学影像的修复，该修复方法包括以下的步骤：

(1)输入待修复的图像，并作去噪处理；

(2)对图像中的破损区域分割标定产生掩码；

由于破损区域是空白的，使用区域增长分割算法分割破损区域出来，并进行相应地标定，同时根据标定产生相应的掩码；

(3)从输入样本纹理块I_in中寻找边界区域与I_out匹配的纹理块I_i，若找到匹配的纹理块I_i，转第(4)步；若未找到匹配的纹理块I_i，则寻找边界区域最接近I_out的纹理块，转第(4)步；

(4)将寻找到的纹理块I_i粘贴到破损区域的左下角；

(5)在匹配纹理块连接处进行融合处理；

(6)按搜索方法寻找下一纹理块，重复第(3)、(4)和(5)步骤，将寻找到的纹理块按粘贴方法依次粘贴到破损区域，直至破损区域被全部覆盖；

上述的搜索方法，是指寻找候选纹理块的方向从底部到顶部，在每一行中从左到右的顺序。