[发明专利]基于深度相位相关的异构三维观测配准方法、介质及设备

权利要求书

1.一种基于深度相位相关的异构三维观测配准方法，用于对三维且异构的第一目标观测和源观测进行配准，其特征在于，包括：

S1、以预先经过训练的第一3D U-Net网络和第二3D U-Net网络作为两个特征提取器，分别以异构的第一目标观测和源观测作为两个特征提取器的输入，提取两个观测中的同构特征，得到同构的第一3D特征图和第二3D特征图；

S2、将S1中得到的第一3D特征图和第二3D特征图分别进行傅里叶变换后取各自的3D幅度谱；

S3、将S2中得到的两个3D幅度谱分别进行球坐标变换，使其从笛卡尔坐标系转换到球坐标系中成为球型表征；再将得到的两个球型表征分别沿其内半径由里向外进行积分，将每个球型表征中的所有表征信息映射到球面，从而得到两个球面表征；

S4：将S3中得到的两个球面表征进行相位相关求解，得到二者之间的旋转变换关系；

S5：将所述第一目标观测按照S4中得到的旋转变换关系进行旋转，从而得到与源观测之间仅保留平移变换和缩放变换的第二目标观测；

S6：以预先经过训练的第三3D U-Net网络和第四3D U-Net网络作为两个特征提取器，分别以S5中得到的第二目标观测和所述源观测作为两个特征提取器的输入，提取两个观测中的同构特征，得到同构的第三3D特征图和第四3D特征图；

S7：将S6中得到的第三3D特征图和第四3D特征图分别进行傅里叶变换后取各自的3D幅度谱；

S8：将S7得到的两个3D幅度谱各自沿Z轴累加，使得两个3D幅度谱分别被压缩成2D幅度谱；

S9：将S8得到的两个2D幅度谱进行对数极坐标变换，将二者从笛卡尔坐标系转换到对数极坐标系中，从而使两个2D幅度谱之间笛卡尔坐标系下的缩放变换被映射成对数极坐标系中x方向上的平移变换；

S10：将S9中两个坐标变换后的2D幅度谱进行相位相关求解，得到二者之间对数极坐标系下的平移变换关系，再按照S9中笛卡尔坐标系和对数极坐标系之间的映射关系重新转换，将对数极坐标系下的平移变换关系重新映射成笛卡尔坐标系下的缩放变换关系；

S11：将第一目标观测同时按照S4和S10中得到的旋转变换关系和缩放变换关系进行变换，进而得到与源观测之间仅保留平移变换的第三目标观测；

S12：以预先经过训练的第五3D U-Net网络和第六3D U-Net网络作为两个特征提取器，分别以S11中得到的第三目标观测和所述源观测作为两个特征提取器的输入，提取两个观测中的同构特征，得到同构的第五3D特征图和第六3D特征图；

S13：将S12得到的第五3D特征图和第六3D特征图进行相位相关求解，得到二者之间x方向上的平移变换关系；

S14：以预先经过训练的第七3D U-Net网络和第八3D U-Net网络作为两个特征提取器，分别以S11中得到的第三目标观测和所述源观测作为两个特征提取器的输入，提取两个观测中的同构特征，得到同构的第七3D特征图和第八3D特征图；

S15：将S14得到的第七3D特征图和第八3D特征图进行相位相关求解，得到二者之间y方向上的平移变换关系；

S16：以预先经过训练的第九3D U-Net网络和第十3D U-Net网络作为两个特征提取器，分别以S11中得到的第三目标观测和所述源观测作为两个特征提取器的输入，提取两个观测中的同构特征，得到同构的第九3D特征图和第十3D特征图；

S17：将S16得到的第九3D特征图和第十3D特征图进行相位相关求解，得到二者之间z方向上的平移变换关系；

S18、将第一目标观测同时按照S4得到的旋转变换关系、S10中得到的缩放变换关系以及S13、S15和S17中共同得到的平移变换关系进行变换，进而将第一目标观测配准至源观测。

2. 如权利要求1所述的配准方法，其特征在于，所述配准方法中采用的10个3D U-Net网络预先进行训练，训练的总损失函数为所述第一目标观测和源观测之间的旋转变换关系损失、缩放变换关系损失、x方向上的平移变换关系损失、y方向上的平移变换关系损失和z方向上的平移变换关系损失的加权和。

3.如权利要求1所述的基于深度相位相关的异构三维观测配准方法，其特征在于，总损失函数中的五种损失的加权权值均为1。