多模态图像配准方法及系统技术方案

本发明专利技术在提供了一种多模态图像配准方法及系统，通过建立一具有多条异面直线的配准模型，利用异面直线间最短距离的点的唯一性来确定使得所述多条异面直线中每两条异面直线距离最短的第一点，分别获得所述第一点在第一图像和第二图像中的映射数据，然后再根据所述映射数据获取获取所述第一图像到所述第二图像的旋转矩阵和平移向量，并将所述旋转矩阵和平移向量作为所述第二图像与第一图像的配准参数。由于每两条异面直线之间的第一点的唯一性，保证了第一图像和第二图像之间配准的准确性，降低了二者之间的配准误差。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医学成像
，尤其是一种多模态图像配准方法及系统。
技术介绍
双模式成像可以获得具有功能信息的第二图像和具有精细解剖结构信息的第一图像，两种图像融合可以精确定位病灶位置，提高疾病诊断精确度。例如，正电子发射断层成像-计算机断层成像系统(简称：PET/CT)，PET图像提供功能信息，CT提供解剖结构信息，或者正电子发射断层成像-磁共振成像系统(简称：PET/MR)等。2001第一台商业化临床人体PET/CT问世，目前PET/CT已经广泛应用于临床疾病诊断，已经基本替代了独立的PET系统。PET/CT技术也广发应用于小动物成像研究。通常PET探测器和CT探测器安装在同一机架上，并共用同一扫描床，病人快速的进行CT扫描后，进行PET扫描。区别于独立的PET和CT系统，一体机的设计减小了病人在不同机器上位置、状态的变化。一体PET/CT通常需对PET和CT的重建中心之间的误差进行校正。当前，较为广泛的方法是利用两根或几根较细的棒源，或者将细管灌入氟代脱氧葡萄糖(fluorodeoxyglucose，FDG)，进行PET/CT扫描，然后提取扫描图像中的特征明显点，最后在利用最小二乘法或其他最优计算方法(最近点迭代法)来计算PET/CT重建中心的误差。由于特征明显点不能准确的一一对应，从而导致PET/CT的中心存在匹配误差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多模态图像配准方法及系统，以降低多模态图像中心的匹配误差。为了达到上述目的，本专利技术提供了多模态图像配准方法，包括：建立一具有多条异面直线的配准模型；通过第一成像设备对所述配准模型进行扫描和重建以获取第一图像；通过第二成像设备对所述配准模块进行扫描和重建以获取第二图像；在所述多条异面直线中每两条异面直线上各确定一个第一点，这两个第一点之间的距离为该两条异面直线之间的最短距离；获取由所述多条异面直线中每两条异面直线之间最短距离确定的第一点分别在所述第一图像和第二图像中的映射数据；根据所述映射数据获取所述第一图像到所述第二图像的旋转矩阵和平移向量，并将所述旋转矩阵和平移向量作为所述第二图像与第一图像的配准参数。优选的，在上述的多模态图像配准方法中，在根据所述映射数据获取所述第一图像到所述第二图像的旋转矩阵和平移向量之前还包括：在确定所述多条异面直线中的每两条异面直线上的所述第一点之后，再分别在该两条异面直线上获取与所述第一点具有一定距离的第二点；以及获取所述第二点在所述第一图像和第二图像中的映射数据。优选的，在上述的多模态图像配准方法中，在所述多条异面直线中的每两条异面直线确定所述第一点之前，还包括：分别在所述第一图像和第二图像中确定所述配准模型中的所述多条异面直线；在所述第二图像中确定所述配准模型中的所述多条异面直线的步骤包括：使得至少三个相互平行的平面与所述配准模型中的所述多条异面直线相交，并获得多个各个相交点；获取所述多个相交点在所述第二图像中的坐标；根据所述多个相交点中的每两个计算出一个直线斜率，所述多个相交点计算出多个直线斜率；将根据所述多个相交点获得的直线斜率按照数值进行分组，其中数目最多的直线斜率即为所述配准模型中所述多条异面直线的斜率；根据获取所述多条异面直线的斜率的相交点确定所述第二图像中的所述多条异面直线。优选的，在上述的多模态图像配准方法中，在所述第一图像中确定所述配准模型中的所述多条异面直线的步骤包括：使得至少三个相互平行的平面与所述配准模型中的所述多条异面直线相交，并获得多个各个相交点；获取所述多个相交点在所述第一图像中的坐标；根据所述多个相交点中的每两个计算出一个直线斜率，所述多个相交点计算出多个直线斜率；将根据所述多个相交点获得的直线斜率按照数值进行分组，其中数目最多的直线斜率即为所述配准模型中所述多条异面直线的斜率；根据获取所述多条异面直线的斜率的相交点确定所述第一图像中的所述多条异面直线。优选的，在上述的多模态图像配准方法中，在所述第一图像中确定所述配准模型中的所述多条异面直线的步骤还包括：计算所述多条异面直线中每两条异面直线之间的距离；根据一条直线与其他直线之间的距离是一定的特性，确定所述多条异面直线在所述第一图像中的分布；在所述第二图像中确定所述配准模型中的所述多条异面直线的步骤还包括：计算所述多条异面直线中每两条异面直线之间的距离；根据一条直线与其他直线之间的距离是一定的特性，确定所述多条异面直线在所述第二图像中的分布。优选的，在上述的多模态图像配准方法中，所述第一图像为CT图像或MR图像，所述第二图像为PET图像。本专利技术还提供了一种多模态图像配准系统，包括：配准模型，具有多条异面布置的线源；第一成像设备，用于对所述配准模型进行扫描和重建以获取第一图像；第二成像设备，用于对所述配准模型进行扫描和重建以获取第二图像；以及数据处理装置，所述数据处理装置包括：数据提取装置，用于提取出与图像中的线源相对应的异面直线，并用于在所述多条异面直线中每两条异面直线上各确定一个第一点，这两个第一点之间的距离为该两条异面直线之间的最短距离；映射模块，用于获取由所述多条异面直线中每两条异面直线之间最短距离确定的第一点分别在所述第一图像和第二图像中的映射数据；以及配准参数获取模块，用于根据所述映射数据获取所述第一图像到所述第二图像的旋转矩阵和平移向量。优选的，在上述的多模态图像配准系统中，所述数据提取装置还用于：在确定所述多条异面直线中的每两条异面直线上的所述第一点之后，再分别在该两条异面直线上获取与所述第一点具有一定距离的第二点。优选的，在上述的多模态图像配准系统中，所述映射模块还用于：获取所述第二点在所述第一图像和第二图像中的映射数据。优选的，在上述的多模态图像配准系统中，所述第一成像设备为用于获取解剖图像的医学成像设备，所述第二成像设备为获取功能图像的医学成像设备。在本专利技术提供的多模态图像配准及系统中，通过建立一具有多条异面直线的配准模型，利用异面直线间最短距离的点的唯一性来确定使得所述多条异面直线中每两条异面直线距离最短的第一点，分别获得所述第一点在第一图像和第二图像中的映射数据，然后再根据所述映射数据获取获取所述第一图像到所述第二图像的旋转矩阵和平移向量，并将所述旋转矩阵和平移向量作为所述第二图像与第一图像的配准参数。由于每两条异面直线之间的第一点的唯一性，保证了第一图像和第二图像之间配准的准确性，降低了二者之间的配准误差。附图说明图1为本专利技术实施例中多模态图像配准方法的流程图；、图2为本专利技术实施例中配准模型的示意图；图3为图1中步骤S4的流程图；图4为图3中步骤S41的流程图；图5为图3中步骤S42的流程图；图6为图1中步骤S9的流程图；图7为本专利技术实施例中多模态图像配准系统的结构示意图；图8为本专利技术实施例中第一直线和第二直线的示意图；图中：100-配准模型；200-第一成像设备；300-第二成像设备；400-数据处理装置；401-数据提取装置；402-映射模块；403-配准参数获取模块。具体实施方式下面将结合示意图对本专利技术的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多模态图像配准方法，其特征在于，包括：建立一具有多条异面直线的配准模型；通过第一成像设备对所述配准模型进行扫描和重建以获取第一图像；通过第二成像设备对所述配准模型进行扫描和重建以获取第二图像；在所述多条异面直线中每两条异面直线上各确定一个第一点，这两个第一点之间的距离为该两条异面直线之间的最短距离，每两条异面直线上确定的第一点形成一第一点集；获取由所述多条异面直线中每两条异面直线之间最短距离确定的第一点分别在所述第一图像和第二图像中的映射数据；根据所述映射数据获取所述第一图像到所述第二图像的旋转矩阵和平移向量，并将所述旋转矩阵和平移向量作为所述第二图像与第一图像的配准参数。

【技术特征摘要】
1.一种多模态图像配准方法，其特征在于，包括：建立一具有多条异面直线的配准模型；通过第一成像设备对所述配准模型进行扫描和重建以获取第一图像；通过第二成像设备对所述配准模型进行扫描和重建以获取第二图像；在所述多条异面直线中每两条异面直线上各确定一个第一点，这两个第一点之间的距离为该两条异面直线之间的最短距离，每两条异面直线上确定的第一点形成一第一点集；获取由所述多条异面直线中每两条异面直线之间最短距离确定的第一点分别在所述第一图像和第二图像中的映射数据；根据所述映射数据获取所述第一图像到所述第二图像的旋转矩阵和平移向量，并将所述旋转矩阵和平移向量作为所述第二图像与第一图像的配准参数。2.如权利要求1所述的多模态图像配准方法，其特征在于，在根据所述映射数据获取所述第一图像到所述第二图像的旋转矩阵和平移向量之前还包括：在确定所述多条异面直线中的每两条异面直线上的所述第一点之后，再分别在该两条异面直线上获取与所述第一点具有一定距离的第二点，第二点也加入至所述第一点集中；以及获取所述第二点在所述第一图像和第二图像中的映射数据。3.如权利要求1所述的多模态图像配准方法，其特征在于，在所述多条异面直线中的每两条异面直线确定所述第一点之前，还包括：分别在所述第一图像和第二图像中确定所述配准模型中的所述多条异面直线。4.如权利要求3所述的多模态图像配准方法，其特征在于，在所述第一图像中确定所述配准模型中的所述多条异面直线的步骤包括：使得至少三个相互平行的平面与所述配准模型中的所述多条异面直线相交，并获得多个各个相交点；获取所述多个相交点在所述第一图像中的坐标；根据所述多个相交点中的每两个计算出一个直线斜率，所述多个相交点计算出多个直线斜率；将根据所述多个相交点获得的直线斜率按照数值进行分组，其中数目最多的直线斜率即为所述配准模型中所述多条异面直线的斜率；根据获取所述多条异面直线的斜率的相交点确定所述第一图像中的所述多条异面直线；在所述第二图像中确定所述配准模型中的所述多条异面直线的步骤包括：使得至少三个相互平行的平面与所述配准模型中的所述多条异面直线相交，并获得多个各个相交点；获取所述多个相交点在所述第二图像中的坐标；根据所述多个相交点中的每两个计算出一个直线斜率，所述多个相交...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳刚，杜淼燕，
申请(专利权)人：上海联影医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31