一种数据处理装置，用于使用３Ｄ图像的固定图像和３Ｄ图像的运动图像之间的相互信息进行配准，其中所述数据处理装置包括： 下采样装置，用于顺序地减小所述固定图像的分辨率； 第一配准装置，用于执行固定图像和运动图像之间的配准，并且输出用于配准的线性变换参数，所述固定图像的分辨率由所述下采样装置减小，所述运动图像的分辨率与所述固定图像一样被减小； 第二配准装置，用于通过对分辨率被减小的固定图像和分辨率被减小的运动图像执行配准，更新所述线性变换参数的配准精度，其中每个通过使用从所述第一配准装置输出的所述线性变换参数为默认值具有按级更高的分辨率； 通过当分辨率被减小的所述固定图像的采样率大于预设值时使用所述第一配准装置，并且通过当所述采样率没有达到所述预设值时使用所述第二配准装置，用于执行配准的装置； 其中所述第一配准装置和所述第二配准装置在主存储器上存储在所述相互信息的计算中使用的、一组所述固定图像的像素数据和所述运动图像的像素数据，使得其能够作为各单元块的流被访问，并且将它们提取到局部存储器作为各单元块的流以执行所述相互信息的计算。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于相互比较图片图像的技术，并且更具体地涉及用于对3D 图像执行配准(registration)的数据处理系统、数据处理方法和程序。
技术介绍
图像配准方法是用于使两个3D图像(CT、 MRI等)同时作为用于相同 对象的输入、并且对它们进行配准的图像处理方法。用于该目的的图像处理 需要长时间计算。特别在医疗情况下，需要加速图像配准方法。图像配准方法获得线性变换参数，用于使在受到线性变换(旋转和平行 移动)的基准图像和运动图像之间的相互信息对于两个输入图像F (固定图 像)和M (运动图像)为最大的顺序优化问题(非专利文献l)。在图像配准 方法中，如果计算输入图像的所有像素，则在该计算中需要显著的时间。因 而，通过随机采样包括在图片图像中的像素数据来计算相互信息。结果，在 传统图像配准方法中，由像素的单元产生对主存储器稀疏的(sparse)存储器 访问模式。通常，允许主存储器有效地处理的访问单元是高速緩沖存储器线尺寸、 基于像素的空间访问是阻碍改进处理速度的因素的。作为包括离散访问的值 的计算，用于压缩主存储器中的离散数据的压缩方法是本领域中公知的。通 常，离散数据的访问模式依赖于应用算法或输入数据。因此，在现有的压缩 方法中，预测离散访问的模式并且压缩数据。因此，为了允许现有预测离散访问的模式的压缩方法以展现其效果，在 实际数据访问之前的足够时间需要预测访问模式。另一方面，如果不能在实 际数据访问之前立即预测访问模式，则不能获得足够的处理效果。这是个问 题。当处理算法加速并且用于进行立即预测的时间受限制时，该问题可能更 频繁地发生。在此情况下，用于改进图像配准方法的处理速度的访问模式可 能妨碍图像配准方法的处理速度的改进。用于匹配医疗图像的系统已经是公知的。例如，公开的未审专利申请No.2006-55432(专利文献1 )公开了用于对相同对象执行X射线CT检查的系统。 公开的未审专利申请No. 2006-20937 (专利文献2 )公开了用于对在不同时间 测量的医疗图像正确地进行配准的方法和装置。 P.Thevenzand M.Unser ， " Optimization of Mutual Information for Multiresolution ImageRegistration" , IEEE Transaction on Image Processing, 9(12) 2000年12月。公开未审专利申请No.2006-55432公开未审专利申请No.2006-20937
技术实现思路
本专利技术涉及提供用于改进图像配准方法的处理速度的数据处理装置、数 据处理方法和其程序。 鉴于上述传统技术中的问题适用本专利技术。该图像配准方法在执行时像对 用于像素数据的数据访问模式具有自由。3D图像具有在与2D图像的平面垂直方向受到互相配准的多个2D图像 (下文称为切片(slice))的结构。块被分配到作为2D图像的切片，以便处 理3D图像为具有合适数据大小的各单元块的流。分配到块的像素数据作为 相互信息计算的处理对象的像素数据被寄存到主存储器。当寄存像素数据时， 要被处理的图像数据被存储为具有数据大小和结构的格式，该图像数据由局 部存储器和主存储器之间的传输单元可访问。此后，通过串行访问局部存储 器从主存储器中提取处理对象的像素数据。提取入局部存储器的像素数据被 随机采样并且临时存储在主存储器中作为可串行访问块数据。存储在主存储器中的块数据被提取入局部存储器用于相互信息计算。要 被访问用于相互计算的像素数据作为各单元块的流被提取入局部存储器用于 运动图像，所述运动图像是配准的对象，并且被提供用于相互信息计算。传统上，存在一个问题，其中固定图像能够被串行地提取，而运动图像 要求离散存储器访问。如上所述，通过在数据处理装置实现时进行相互信息 计算期间，消除对主存储器的离散数据访问减轻该问题，该数据处理装置使 得固定图像被划分并且采样以改进在提取对象图像(使串行存储器访问成为可能)中的效率。结果，根据本专利技术的数据处理装置能够实现高效存储器访 问并且加速配准处理。对作为存储在局部存储器中的各单元块的流的像素数据执行相互信息计 算。第一方面，相互信息计算中使用的像素数据用获得的线性变换参数决定 运动图像的边界框，并且包括在边界框中的像素数据被提取到局部存储器并 且执行。在本专利技术中，可以决定块组的大小使得固定图像的各块组的像素数 目和运动图像的边界框可是局部存储器中容纳的最大限度，以最大化效率存 储器访问效率。第二方面，随着线性变换参数的精度被改进，即使像素数据 没有被提取到局部存储器，通过使用近似像素数据而不访问主存储器，也获 得要在相互信息计算中使用的对象数据的像素数据作为外推值。在本专利技术中，要处理的图片图像，即固定图像和运动图像，减小它们的 分辨率使得连续降低分辨率。然后从低分辨率图片图像开始处理，并且设置 决定的线性变换参数为用于下一级中具有更高分辨率的图片图像处理的默认 参数。因为下一级中的配准处理使用对于具有较低分辨率的图片图像优化的 线性变换参数为默认值，所以下一级的配准处理能够改进线性变换参数的配 准精度。在本专利技术中，当处理对象的图片图像的采样率低于设置值时，通过切换相互信息计算和推测地(speculatively)预测运动图像的图像执行相互信息计 算。当推测地预测的运动图像的像素数据之前被提取到主存储器时执行相互 信息计算。在此方面，当推测失败时，通过使用近似像素数据的外推法，从 之前提取的像素数据获得要在相互计算中使用的像素数据，并且被提供用于 相互信息的计算。如上所述，在本专利技术中，能够通过用要在相互信息计算使用的被提取到 局部存储器的像素数据，消除对主存储器的离散访问来执行相互信息计算。 这能够改进相互信息计算中的并行处理，以进一步改进配准中的处理效率。本专利技术也能应用于其中在访问前不能立即正确预测用于运动图像的像素 数据的访问模式的情况。结果，这能够减轻权衡(tradeoff)问题，因为传统 地用于改进相互信息计算的处理效率的像素的离散采样相反限制了相互信息 计算的效率。附图说明图1是显示数据处理装置的硬件配置的实施例的图；图2是显示数据处理装置的功能块的实施例的图； 图3是由数据处理装置执行的处理的实施例的流程图； 图4是显示低分辨率配准器的功能块的实施例的图； 图5是低分辨率配准器的处理的实施例的流程图； 图6是显示3D图像的数据结构的实施例的图； 图7 (a)、 (b)是显示在局部存储器中映射像素数据的实施例的图； 图8(a)、 (b)是显示用于关联在块中的像素数据到边界框的线性变换 的实施例的图；图9是显示高分辨率配准器的功能块的实施例的图；图10是具有高分辨率的配准器的处理的实施例的流程图；图11是显示其中由像素的单元确定预测误差的另一个实施例的图；图12是在图10中点A之后的处理的流程图；图13是显示比较本专利技术的配准器和使用传统处理的配准器的性能的结 果的图；以及图14是显示比较本专利技术的配准器和使用传统处理的配准器的性能的结 果的图。符号的描述10数据处理装置12中央处理单元(CPU)14主存储器16单元处理器18局部存储器20DMA22系统总线24图形驱动器26网本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种数据处理装置，用于使用３Ｄ图像的固定图像和３Ｄ图像的运动图像之间的相互信息进行配准，其中所述数据处理装置包括：下采样装置，用于顺序地减小所述固定图像的分辨率；第一配准装置，用于执行固定图像和运动图像之间的配准，并且输出用于配准的线性变换参数，所述固定图像的分辨率由所述下采样装置减小，所述运动图像的分辨率与所述固定图像一样被减小；第二配准装置，用于通过对分辨率被减小的固定图像和分辨率被减小的运动图像执行配准，更新所述线性变换参数的配准精度，其中每个通过使用从所述第一配准装置输出的所述线性变换参数为默认值具有按级更高的分辨率；通过当分辨率被减小的所述固定图像的采样率大于预设值时使用所述第一配准装置，并且通过当所述采样率没有达到所述预设值时使用所述第二配准装置，用于执行配准的装置；其中所述第一配准装置和所述第二配准装置在主存储器上存储在所述相互信息的计算中使用的、一组所述固定图像的像素数据和所述运动图像的像素数据，使得其能够作为各单元块的流被访问，并且将它们提取到局部存储器作为各单元块的流以执行所述相互信息的计算。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：小原盛干，井上拓，小松秀昭，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US
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