基于图像的空间位置配准方法及设备与流程

本发明涉及医学图像处理，具体而言，涉及一种基于图像的空间位置配准方法及设备。

背景技术：

1、在实现医学图像配准时，通常需要将浮动图像手动平移、旋转到固定图像的空间内，多模态配准ct图像（计算机断层扫描‌，‌computed tomography）/cbct图像（锥形束计算机断层成像，cone beam computed tomography），cbct图像数据质量较ct差，视野小，给配准增加巨大难度，同时固定图像和浮动图像的体位不同时（例如，一个为仰卧状态拍摄，另一个为俯卧状态拍摄），除了有配准精度低的风险，甚至可能因为配准失败无法进行后续操作，所以医学图像配准至少需要将二者图像转化成相同体位（同为仰卧位或同为俯卧位），以缩小配准前期的巨大位移差异。在实际配准中，大位移大形变会让多数算法失效，并耗费大量精力，所以该配准过程通常需要手动进行粗配。

2、现有方法通常依赖dicom（医学数字成像和通信，digital imaging andcommunications in medicine‌‌）图像数据中记录的患者体位标签（tag）来判断体位信息，然而该标签在实际临床数据中存在大量错记或漏记的情况，导致体位判断不可靠，配准过程不得不依赖人工手动干预完成，操作效率低，且存在因体位误判而导致配准失败的风险。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种基于图像的空间位置配准方法及设备，以实现在不依赖图像元数据标签的前提下，准确、可靠地完成体位识别与空间位置对齐。

2、第一方面，本发明提供了一种基于图像的空间位置配准方法，包括：获取针对目标对象采集的参考图像与浮动图像；参考图像用以表征待配准的固定图像，浮动图像用以表征待配准的可移动图像；对浮动图像进行位置变换，生成变换后浮动图像；基于参考图像与浮动图像构建第一图像组合，基于参考图像与变换后浮动图像构建第二图像组合；分别对第一图像组合和第二图像组合进行平移配准，得到第三图像组合和第四图像组合；分别计算第三图像组合的第一相似性指标和第四图像组合的第二相似性指标；根据第一相似性指标和第二相似性指标的比较结果，确定浮动图像的位置变换情况及空间平移量，得到配准结果。

3、本公开实施例提供的基于图像的空间位置配准方法，通过将原始浮动图像和经位置变换后的浮动图像分别与参考图像组成图像组合，并分别进行平移配准及相似性评价，能够在一次配准流程中同时判断浮动图像是否需要进行位置变换以及确定对应的空间平移量，能够有效避免人工判断体位方向带来的误差和效率低下等问题，提高图像空间位置配准的准确性和稳定性，并为后续精配准或图像融合处理提供更可靠的配准结果。

4、在一种可选的实施方式中，第一相似性指标及第二相似性指标为正向指标，正向指标包括互信息、归一化互相关、dice系数、jaccard指数、真阳率、真阴率和精确率中的至少一种；根据第一相似性指标和第二相似性指标的比较结果，确定浮动图像的位置变换情况，包括：响应于第三图像组合的正向指标数值大于第四图像组合的正向指标数值，确定浮动图像无需进行位置变换；响应于第三图像组合的正向指标数值小于或等于第四图像组合的正向指标数值，确定浮动图像需要进行位置变换。

5、在一种可选的实施方式中，第一相似性指标及第二相似性指标为逆向指标，逆向指标至少包括假阳率及假阴率中的至少一种；根据第一相似性指标和第二相似性指标的比较结果，确定浮动图像的位置变换情况，包括：响应于第三图像组合的逆向指标数值小于第四图像组合的逆向指标数值，确定浮动图像无需进行位置变换；响应于第三图像组合的逆向指标数值大于或等于第四图像组合的逆向指标数值，确定浮动图像需要进行位置变换。

6、在一种可选的实施方式中，根据相似性指标的比较结果确定浮动图像的位置变换情况及空间平移量，包括：剔除第三图像组合与第四图像组合之间数值变化量低于预设阈值的相似性指标，基于数值变化量达到预设阈值的剩余相似性指标中确定位置变换情况及空间平移量。

7、在一种可选的实施方式中，在基于参考图像与浮动图像构建第一图像组合，基于参考图像与变换后浮动图像构建第二图像组合之前，该方法还包括：按照预设投影方向对三维图像分别进行数字重建放射影像处理，生成二维数字重建放射影像图像；以参考图像对应的二维数字重建放射影像图像作为参考图像，以浮动图像对应的二维数字重建放射影像图像作为浮动图像。

8、在一种可选的实施方式中，预设投影方向为轴状位方向；对浮动图像进行位置变换的方式为绕二维图像中心旋转180°。

9、在一种可选的实施方式中，预设投影方向为矢状位方向；对浮动图像进行位置变换的方式为绕二维图像竖直中心线进行水平翻转。

10、在一种可选的实施方式中，二维数字重建放射影像图像为二值骨骼图；在按照预设投影方向对三维图像分别进行数字重建放射影像处理之前，该方法还包括：对三维图像进行骨骼分割，得到骨骼掩膜图像，以骨骼掩膜图像作为数字重建放射影像处理的输入。

11、在一种可选的实施方式中，参考图像和浮动图像为三维图像；对浮动图像进行位置变换的方式为绕z轴旋转180°；三维图像为三维灰度原图或三维骨骼二值图。

12、第二方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的基于图像的空间位置配准方法。

1.一种基于图像的空间位置配准方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的空间位置配准方法，其特征在于，所述第一相似性指标及第二相似性指标为正向指标，所述正向指标包括互信息、归一化互相关、dice系数、jaccard指数、真阳率、真阴率和精确率中的至少一种；

3.根据权利要求1所述的空间位置配准方法，其特征在于，所述第一相似性指标及第二相似性指标为逆向指标，所述逆向指标至少包括假阳率及假阴率中的至少一种；

4.根据权利要求1所述的空间位置配准方法，其特征在于，根据所述相似性指标的比较结果确定所述浮动图像的位置变换情况及空间平移量，包括：

5.根据权利要求1所述的空间位置配准方法，其特征在于，在所述基于所述参考图像与所述浮动图像构建第一图像组合，基于所述参考图像与所述变换后浮动图像构建第二图像组合之前，还包括：

6.根据权利要求5所述的空间位置配准方法，其特征在于，所述预设投影方向为轴状位方向；所述对所述浮动图像进行位置变换的方式为绕二维图像中心旋转180°。

7.根据权利要求5所述的空间位置配准方法，其特征在于，所述预设投影方向为矢状位方向；所述对所述浮动图像进行位置变换的方式为绕二维图像竖直中心线进行水平翻转。

8.根据权利要求5所述的空间位置配准方法，其特征在于，所述二维数字重建放射影像图像为二值骨骼图；在所述按照预设投影方向对三维图像分别进行数字重建放射影像处理之前，还包括：

9.根据权利要求1所述的空间位置配准方法，其特征在于，所述参考图像和所述浮动图像为三维图像；所述对所述浮动图像进行位置变换的方式为绕z轴旋转180°；所述三维图像为三维灰度原图或三维骨骼二值图。

10.一种计算机设备，其特征在于，包括：