一种基于k-t加速的核磁共振图像多步配准方法

摘要

本发明涉及一种基于k‑t加速的核磁共振图像多步配准方法，包括：从核磁共振图像的原始图像序列中获取目标位置的局部图像序列；对目标位置的局部图像序列运用多步配准方法进行配准，得到对应的空间仿射变换关系；根据空间仿射变换关系，得到原始图像序列的配准结果。该核磁共振图像多步配准方法能显著提高心脏核磁共振图像的配准精确度。

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别涉及一种基于k-t加速的核磁共振图像多步配准方法。

背景技术

核磁共振成像是一种傅立叶成像技术，与传统的基于X射线的成像技术，比如计算机断层扫描不同，核磁共振成像利用水分子中的氢元素在射频脉冲作用下在磁场中产生共振的现象来成像。其特点是多参数和高对比度成像，并且可以在任意方位断层，能够提供丰富的诊断信息。但由于人体生理和物理局限性，在同一时刻只能采集到图像的一个傅立叶编码系数，所以成像速度较慢。基于k-t(空间和时间)的成像技术利用成像序列在时间维度上的冗余性，能提高数据采集的加速比。比如k-t SENSE和k-t PCA利用低分辨率图像训练时间基函数，并使用这些时间基函数调整重构这些方法能够在8倍以上采样加速比下移除图像伪影。但是由于它们利用成像序列的时间冗余，所以它们对成像对象的运动特别敏感，不能移除运动导致的伪影，从而造成重构图像在空间域的模糊。

图像配准作为图像处理中的一个基本问题，源自于多个领域中很多实际问题的不同应用需求，同时它也是众多图像分析和处理任务的关键步骤，被广泛应用于红外图像处理、遥感图像处理、数字地图定位和医学图像处理等领域。

通过图像配准技术能够将成像对象中的关注区域在空间上对齐，从而提高重构图像的变换稀疏性，使得标准的基于k-t的成像技术能够运用于成像对象具有较大运动的场合，提高核磁共振成像技术的适应性。

现有技术中的图像配准方法在处理心脏核磁共振图像时，由于选取变换模型的自由度较大，配准的精确度低。

发明内容

本申请提供的一种基于k-t加速的核磁共振图像多步配准方法，解决了或部分解决了现有技术中的图像配准方法处理心脏核磁共振图像的配准精确度低的技术问题，实现了显著提高核磁共振图像的配准精确度的技术效果。

本申请提供了一种基于k-t加速的核磁共振图像多步配准方法，包括以下步骤：

从所述核磁共振图像的原始图像序列中获取目标位置的局部图像序列；

对所述目标位置的局部图像序列运用多步配准方法进行配准，得到对应的空间仿射变换关系；

根据所述空间仿射变换关系，得到所述原始图像序列的配准结果。

作为优选，所述从所述核磁共振图像的原始图像序列中获取目标位置的局部图像序列，包括：

将所述原始图像序列作为三维图像，按照第三维分数据来计算所述三维图像的标准差；

运用区域生长的方法对所述三维图像的标准差进行分割，得到所述目标位置在所述三维图像中的位置；

根据所述目标位置在所述三维图像中的位置获取所述目标位置的局部图像序列。

作为优选，对所述目标位置的局部图像序列运用多步配准方法进行配准，包括：

对所述目标位置的局部图像序列进行自由度低的粗模型配准；

对所述粗模型配准后的所述局部图像序列选择刚体变换模型进行配准；

对所述刚体变换模型配准后的所述局部图像序列进行自由度更高的仿射变换模型配准，得到所述空间仿射变换关系。

作为优选，所述粗模型配准为平移变换模型配准。

作为优选，所述根据所述空间仿射变换关系得到所述原始图像序列的配准结果，包括：

根据所述空间仿射变换关系，分别作用于所述原始图像序列中对应的图像得到所述原始图像序列的配准结果。

作为优选，所述核磁共振图像为心脏核磁共振图像；

所述目标位置的局部图像序列为心脏局部图像序列。

作为优选，所述心脏局部图像序列为人体自由呼吸时的心脏核磁共振图像序列。

本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于采用了对目标位置的局部图像序列运用多步配准方法进行配准，得到对应的空间仿射变换关系；根据空间仿射变换关系，得到原始图像序列的配准结果，能提高配准结果的精确度。这样，有效解决了现有技术中的图像配准方法处理心脏核磁共振图像的配准精确度低的技术问题，实现了显著提高核磁共振图像的配准精确度的技术效果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于k-t加速的核磁共振图像多步配准方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的人体自由呼吸时的第一张心脏核磁共振图像序列；

图3为本发明实施例提供的人体自由呼吸时的第二张心脏核磁共振图 像序列；

图4为本发明实施例提供的运用核磁共振图像多步配准方法配准后的心脏核磁共振图像序列。

具体实施方式

本申请实施例提供的一种基于k-t加速的核磁共振图像多步配准方法，解决了或部分解决了现有技术中的图像配准方法处理心脏核磁共振图像的配准精确度低的技术问题，通过对目标位置的局部图像序列运用多步配准方法进行配准，得到对应的空间仿射变换关系；根据空间仿射变换关系，得到原始图像序列的配准结果，实现了显著提高核磁共振图像的配准精确度的技术效果。

参见附图1，本申请提供了一种基于k-t加速的核磁共振图像多步配准方法，包括以下步骤：

S1：从核磁共振图像的原始图像序列中获取目标位置的局部图像序列。

S2：对目标位置的局部图像序列运用多步配准方法进行配准，得到对应的空间仿射变换关系。

S3：根据空间仿射变换关系，得到原始图像序列的配准结果。

进一步的，步骤S1包括：S101：将原始图像序列作为三维图像，按照第三维分数据来计算三维图像的标准差。S102：运用区域生长的方法对三维图像的标准差进行分割，得到目标位置在三维图像中的位置。S103：根据目标位置在三维图像中的位置获取目标位置的局部图像序列。

进一步的，步骤S2中的对目标位置的局部图像序列运用多步配准方法进行配准，包括：S201：对目标位置的局部图像序列进行自由度低的粗模型配准。S202：对粗模型配准后的局部图像序列选择刚体变换模型进行配准。S203：对刚体变换模型配准后的局部图像序列进行自由度更高的仿 射变换模型配准，得到空间仿射变换关系。

进一步的，粗模型配准为平移变换模型配准。

进一步的，步骤S3具体为：根据空间仿射变换关系，分别作用于原始图像序列中对应的图像得到原始图像序列的配准结果。

进一步的，步骤S1中的核磁共振图像为心脏核磁共振图像；目标位置的局部图像序列为心脏局部图像序列。而且，参见附图2和3，心脏局部图像序列为人体自由呼吸时的心脏核磁共振图像序列。附图2为人体自由呼吸时的第一张心脏核磁共振图像序列；附图3为人体自由呼吸时的第二张心脏核磁共振图像序列。

进一步的，该核磁共振图像多步配准方法还包括：

S4：运用传统配准方法对核磁共振图像的原始图像序列进行配准，获得对比配准结果；将原始图像序列的配准结果与对比配准结果进行比较分析。

其中，传统配准方法为使用仿射变换模型对核磁共振图像的原始图像序列进行配准。通过比较分析能清楚的确定本申请提供的核磁共振图像多步配准方法通过采用平移变换、刚体变换和仿射变换依次完成配准过程，能提高配准的精确度。

下面通过具体实施例对心脏核磁共振图像多步配准方法进行详细说明：

S1：获取心脏局部图像序列。

由于配准的目的是使成像对象中的关注区域在空间上对齐，可用图像分割的方法获取心脏局部图像，先对局部图像进行配准以减少计算量。本步骤中，首先将原始图像序列进行维纳滤波消除图像噪声，然后求出图像序列的标准差，选择区域生长的分割方法得到心脏部分局部图像。局部图像的大小可设置为60×60pixel，这样的大小适用于图像序列中的所有图像。

S2：首先选择自由度低的平移变换模型进行粗配准，配准时采用基于 灰度信息的配准方法，这种方法更适用于医学图像配准。其中相似性度量函数选用基于互信息的相似性度量函数，优化方法可选用共轭梯度法，插值算法为双线性插值。由于是粗模型配准，优化时的搜索步长可以适当调大点，迭代次数调小点，以减少计算量。然后依次进行刚体变换和仿射变换，为了保证配准精度，可将优化器的优化参数设置更为精细，求出最终的仿射变换关系。

S3：根据步骤S2得到的仿射变换关系，对原始图像序列进行运动纠正，即可求出经过多步配准后的图像序列，参见附图4中配准后的心脏核磁共振图像序列。

S4：用传统的仿射变换配准结果与之比较，通过比较结果可以得出本申请提供的核磁共振图像多步配准方法获得的配准结果具有较高的精确度。

本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于采用了对目标位置的局部图像序列运用多步配准方法进行配准，得到对应的空间仿射变换关系；根据空间仿射变换关系，得到原始图像序列的配准结果，能提高配准结果的精确度。这样，有效解决了现有技术中的图像配准方法处理心脏核磁共振图像的配准精确度低的技术问题，实现了显著提高核磁共振图像的配准精确度的技术效果。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。