基于量子行为粒子群算法的多分辨率医学图像配准方法.pdfVIP

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(10)申请公布号CN101216939A

(43)申请公布日2008.07.09

(21)申请号CN200810019451.4

(22)申请日2008.01.04

(71)申请人江南大学

地址214122江苏省无锡市蠡湖大道1800号(江南大学信息学院)

(72)发明人孙俊须文波方伟丁彦蕊蔡宇杰柴志雷朱治军陈磊

(74)专利代理机构无锡市大为专利商标事务所

代理人殷红梅

(51)Int.CI

G06T7/00

G06T3/00

G06N1/00

权利要求说明书说明书幅图

(54)发明名称

基于量子行为粒子群算法的多分辨

率医学图像配准方法

(57)摘要

本发明涉及一种基于量子行为粒子

群算法的多分辨率医学图像配准方法，特

征是首先将待配准的两幅图像进行去除背

景，使得图像避免噪声的干扰，然后将去

除背景后的两幅图像利用小波变换方法得

到低分辨率的图像，以低分辨率图像作为

对象，将它们的归一化互信息作为目标函

数，利用具有量子行为的粒子群优化算

法，再以高分辨率图像作为对象，利用

Powell方法，得到两幅待配准图像之间的

旋转量与平移量以完成图像的配准。本发

明解决了基于互信息的目标函数存在许多

局部极值，大大地提高了配准精度和速

度，达到了亚像素级；在临床诊断的图像

判别、放射治疗的图像定位和外科手术的

图像引导等领域有广泛的应用。

法律状态

法律状态公告日法律状态信息法律状态

权利要求说明书

1.一种基于量子行为粒子群算法的多分辨率医学图像配准方法，其特征是采用以下

配准步骤：

(1)、图像的背景去除：先求出图像中的最大和最小灰度，并令阈值初始为它们的

平均值，然后根据阈值将图像分割成参考图像和待配图像，分别求出参考图像和待

配图像的平均灰度值，由参考图像和待配图像的平均灰度值求出新的阈值，最后使

用种子填充算法去除参考图像和待配图像的背景部分；

(2)、小波变换得到两幅低分辨率的图像：去除背景后的参考图像和待配图像进行

小波变换，利用小波变换方法经一次或多次变换后得到两幅低分辨率的图像；

(3)、利用量子行为粒子群算法求取配准参数：经过处理的两幅低分辨率图像，以

归一化互信息作为目标函数，使用量子行为粒子群算法，即使用量子行为粒子群算

法求解得到两幅低分辨率图像的配准参数；

(4)、利用Powell方法求取配准参数：经过求得的配准参数作为初始值，以高分辨

率图像作为对象，使用归一化互信息作为目标函数，将低分辨率图像的配准参数作

为Powell方法的输入，利用共轭方向并以此作为搜索方向，在一定迭代次数后输

出最终的配准参数，从而完成图像配准。

2.根据权利要求1所述的基于量子行为粒子群算法的多分辨率医学图像配准方法，

其特征在于所述的两幅低分辨率的图像配准参数为：

(1)首先在解空间初始化一组粒子，计算粒子的目标函数值，即归一化互信息值，

然后粒子通过量子行为粒子群算法的搜索，经过一定的迭代次数后完成寻优过程；

(2)迭代求解过程中，利用三线性PV算法实现插值；

(3)在计算互信息时，对出界点进行修正处理。

3.根据权利要求2所述的基于量子行为粒子群算法的多分辨率医学图像配准方法，

其特征在于所述的利用三线性PV算法实现插值：在求解过程中，由于浮动图像上

的点通过空间变换后得到的点坐标不是整数，需要通过插值来得到变换点的灰度值；

三线性PV插值不会引入新的灰度值，浮动图像中的一点的灰度对联合直方图是由

参考图像中的点的周围最近邻的8个点取与三线性插值相同的权重加权而得到。

4.根据权利要求2所述的基于量子行为粒子群算法的多分辨率医学图像配准方法，

其特征在于所述的处理出界点：计算互信息时，对出界点进行修正处理，出界点是

当浮动图中的样本点经过一定的空间变换后的对