[发明专利]非特征的3D图像快速刚性配准方法

摘要

本发明提供了一种非特征的3D图像快速刚性配准方法。该非特征的3D图像快速刚性配准方法，采用泰勒展开式和最小二乘法，通过迭代计算获得收敛时的几何变换参数，实现了3D图像快速刚性配准，能够获得较高的精度和速度，可以在3D图像采集数据大幅减少的情况下进行有效计算。

主权项

非特征的3D图像快速刚性配准方法，其特征在于，所述非特征的3D图像快速刚性配准方法包括：步骤一、获得实际参考图像ZR(xi,yj,zk)和实际移动图像ZM(xi,yj,zk)；执行步骤二；步骤二、估计下式中的和fM^x′=Σi,j,k(xi-x)ZM(xi,yj,zk)Kh(xi-xh,yj-yh,zk-zh)Σi,j,k(xi-x)2Kh(xi-xh,yj-yh,zk-zh)]]>fM^y′=Σi,j,k(yj-y)ZM(xi,yj,zk)Kh(xi-xh,yj-yh,zk-zh)Σi,j,k(yj-y)2Kh(xi-xh,yj-yh,zk-zh)]]>fM^z′=Σi,j,k(zk-z)ZM(xi,yj,zk)Kh(xi-xh,yj-yh,zk-zh)Σi,j,k(zk-z)2Kh(xi-xh,yj-yh,zk-zh);]]>其中，和分别表示移动图像fM(x,y,z)在(x,y,z)上的一阶偏导数fM′x(x,y,z)、fM′y(x,y,z)和fM'z(x,y,z)的估计函数；(xi,yj,zk)∈Ω表示参考图像与移动图像对应位置的像素点，i,j,k指的是各像素点的位置下标，ZM(xi,yj,zk)表示的是实际移动图像，Kh是以单位圆支撑的核函数，Kh(x,y,z)＝(1‑x2)(1‑y2)(1‑z2)，h＞0是一个带宽参数；执行步骤三；步骤三、由Θ＝(XTX)‑1XTY获取参数Θ的当前估计值其中，Θ＝(α,β,γ,Δx,Δy,Δz)T，其中，X是n3×6设计矩阵，它的第[(i‑1)n2+(j‑1)n+k]行元素是由确定的；Y是n3维向量，它的第[(i‑1)n2+(j‑1)n+k]元素由ZR(xi,yj,zk)‑ZM(xi,yj,zk)确定；根据参数Θ的当前估计值确定几何变换函数F的当前估计值其中，执行步骤四；步骤四、判定当前是否满足以及若是，执行步骤六；否则，执行步骤五；其中，ε1和ε2为0至1之间的实数；步骤五、根据几何变换函数F的当前估计值对当前ZM(xi,yj,zk)进行变换，将ZM(xi,yj,zk)变换后的值记为并用更新ZM(xi,yj,zk)后返回执行步骤二；步骤六、将参数Θ的当前估计值确定为计算结果，以完成图像配准。