光流场模型用于非刚性医学图像配准.doc

2011年第 24 卷第 4 期 图像 ·编码与软件 E lec tron ic Sc i1 Tech1 /Ap r115 , 2011 光流场模型用于非刚性医学图像配准 林存花 , 陈海峰 (西安电子科技大学 电子工程学院 , 陕西 , 西安 710071 ) 摘 要 采用一种窗口化的光流配准方法 , 实现了非刚性医学图像的配准 。该方法通过调整窗口函数大小来控制 对图像造成的模糊程度 , 同时采用图像的塔式分解 , 解决了 Ho rn 光流场不能处理大位移的问题 。实验结果表明 , 文 中方法可以满足医学图像对于配准精度要求 , 具有较高的运行效率 。 关键词 非刚体配准 ; 光流场 ; 窗口函数 中图分类号 TP391141 文献标识码 A 文章编号 1007 - 7820 ( 2011) 04 - 053 - 04 O p t ica l F low F ie ld M ode l for Non 2r ig id M ed ica l Im a ge Reg istra t ion L in Cunhua, Chen H a ifeng ( Schoo l of E lectron ic Enginee ring, X id ian U n iversity, X iπan 710071 , Ch ina) A b stra c t Th is p ap e r p ropo se s an op tica l flow fie ld registration m ethod w ith w indow func tion fo r the non2rigid m ed ical im age. These m ethod s con tro l im ageπs fuzzy degree s by ad ju sting the w indow function to. B y adop ting im age p yram ida l decompo sition the p rob lem that the Ho rn op tica l flow fie ld canno t deal w ith la rge d isp lacem en t is so lved. Exp e rim en ta l re su lts show tha t the m e thod can sa tisfy the m ed ical im ageπs requ irem en t fo r registra tion accu racy and ha s h igh efficiency. Keyword s non2rigid registration; op tica l flow fie ld; w indow p rocedu re 目前 , 对大脑的研究主要借助于 CT、MR I和 PET等医学成像技术 , 通过成像技术得到的图像可以 提供人脑直观的信息 , 为人脑解剖结构的分析、功能 区域的定义 、脑疾病的诊断提供有力依据 [ 1 ] 。因此 , 大脑图像的分析和处理具有重要的实用价值和现实 意义。 由于配准所求解的位移场与光流场模型所求解的 速度场具有相似性 , Pa lo s, P ie rre 等人将光流场模型 引入到了图像配准中 。本文在经典光流场算法的基础 111 Ho rn光流场理论 1981 年 , Ho rn 等 [ 2 ] 人在相邻图像的间隔时间很 短 , 因而相邻图像间的差异也较小 , 其图像中灰度变 化也很小的前提下 , 导出灰度图像光流场计算的基本 等式。设时刻 t时 , 图像上任意一点 ( x, y ) 处的灰度 t) , 在时刻 t +Δt时 , 这一点运动到新 值为 I ( x, y, 位置 , 其在图像上的位置变为 ( x +Δx, y +Δy ) , 此 时的灰度值记为 I ( x +Δx, y +Δy, t +Δt) , 假设短 时间间隔运动前后特定空间点的图像灰度保持为常 上 , 将其应用于非刚性医学图像的配准中 , 对精确的配准结果。 得到了相 数 , 即 d I ( x, y, t) / d t = 0 , 则式 ( 1 )成立 I ( x, y, t) = I ( x +Δx, y +Δy, t +Δt) 将等式右边使用泰勒公式展开 , 并忽略高次项 , 场方程可以写为 ( 1 ) 光流 1 光流场模型算法 如果把浮动图像和参考图像分别看作时间间隔为 Δt的视频流中的 t时刻与 t +Δt时刻的图像