基于DICOM醫(yī)學(xué)圖像的配準(zhǔn)與融合系統(tǒng)研究.pdf

1、醫(yī)學(xué)圖像處理指用模式識(shí)別和圖像處理的相關(guān)理論，結(jié)合醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的實(shí)際需要，對(duì)醫(yī)學(xué)圖像的內(nèi)容進(jìn)行變換，使重要信息更加容易觀察的過(guò)程。處理結(jié)果能為醫(yī)生的診斷提供依據(jù)，幫助醫(yī)生正確判斷病人的病情。配準(zhǔn)與融合是醫(yī)學(xué)圖像處理研究領(lǐng)域的一個(gè)重要的研究方向。其中配準(zhǔn)是將相同或不同成像儀器獲得的相同模態(tài)或不同模態(tài)的圖像在空間位置上對(duì)準(zhǔn)，而融合是將不同圖像中的相關(guān)信息聚集在一幅圖像中。它們的目的是便于并行、可比較的在一幅圖像中觀察多幅圖像的數(shù)據(jù)，并為病人的病

2、情診斷、治療、手術(shù)規(guī)劃提供指導(dǎo)。 本課題研究相同模態(tài)下的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)與融合算法，利用DICOM文件解析、管理，搭建了一個(gè)醫(yī)學(xué)圖像實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)?，F(xiàn)將主要工作概括如下: 1、實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信標(biāo)準(zhǔn)(DICOM)的解析和文件管理，并對(duì)生成的圖像體數(shù)據(jù)進(jìn)行任意角度剖面算法研究。DICOM標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)放射學(xué)會(huì)(ACR)和美國(guó)國(guó)家電子制造商協(xié)會(huì)(NEMA)制定的用于數(shù)字化醫(yī)學(xué)影像傳送、顯示與存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)。它是一個(gè)工業(yè)化的標(biāo)準(zhǔn)，囊括了

3、現(xiàn)今所有醫(yī)學(xué)圖像如CT、MRI、PET等。根據(jù)DICOM在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)模型，分析DICOM的文件結(jié)構(gòu)，成功地解析出文件的說(shuō)明信息(用文件標(biāo)簽Tag來(lái)標(biāo)識(shí))和圖像數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)這些信息構(gòu)建3D體數(shù)據(jù)。之后討論了基于體數(shù)據(jù)的任意給定角度剖面重建算法，使用相對(duì)緊鄰域三線性插值。實(shí)驗(yàn)表明，重建的剖面線條清晰，組織結(jié)構(gòu)突出，使醫(yī)生能多角度觀察圖像。 2、提出了3D/2D由粗到精的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)算法，實(shí)現(xiàn)圖像的小波融合。3D/2D的配準(zhǔn)需

4、要對(duì)3D體數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾，抽取一幅2D圖像，這幅圖像和配準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的樣板圖像描述相似的組織信息，之后將這兩幅2D圖像配準(zhǔn)。在配準(zhǔn)環(huán)節(jié)，先使用HU不變矩對(duì)3D體數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾，抽取與樣板圖像相似的圖像數(shù)據(jù)。然后用主軸質(zhì)心法對(duì)兩幅圖像進(jìn)行粗匹配，使圖像近似配準(zhǔn)。最后用結(jié)合梯度下降法的最大互信息法對(duì)近似配準(zhǔn)的兩幅圖像進(jìn)行精匹配，得到最終的配準(zhǔn)結(jié)果。在融合環(huán)節(jié)，用具有緊支撐和近似對(duì)稱性的sym4小波，采用小波系數(shù)加權(quán)平均的算法，對(duì)配準(zhǔn)結(jié)果和樣板圖像進(jìn)行

5、融合，得到清晰的融合圖像。實(shí)驗(yàn)表明，配準(zhǔn)算法在保證亞像素級(jí)的配準(zhǔn)精確性的基礎(chǔ)上，極大降低了配準(zhǔn)運(yùn)算的復(fù)雜度，有利于配準(zhǔn)算法在臨床診斷的應(yīng)用。融合算法能清晰地在一幅圖像中反映兩幅圖像的信息，使醫(yī)生并行觀察圖像信息成為可能。 3、成功搭建醫(yī)學(xué)圖像實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)。一個(gè)功能全面的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)對(duì)醫(yī)學(xué)圖像算法研究和臨床應(yīng)用是十分必要的。它保證了圖像算法研究長(zhǎng)期持續(xù)的進(jìn)行，也為醫(yī)生在一個(gè)開放的，交互方便的平臺(tái)上觀察和處理醫(yī)學(xué)圖像成為可能。本文介