CN115841509B - 一种ct影像配准方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种CT影像配准方法及系统，该方法包括：获取第一图像，第一图像为待与全局图像配准的局部图像；根据目标对象在第一图像中的目标坐标位置，提取目标对象的轮廓；基于目标对象的轮廓，去除目标对象在第一图像中的伪影，获得第二图像；提取第二图像以及全局图像中的病灶区域；将第二图像中的病灶区域与全局图像中的病灶区域进行匹配；根据匹配结果得到第一位置转换参数；根据第一位置转换参数对第二图像进行位置变换，以对全局图像和第二图像进行配准。不仅减少了由于目标对象产生的伪影对全局图像与第一图像配准带来的影响，还提高了配准精度。

Description

一种CT影像配准方法及系统

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，具体涉及一种CT影像配准方法及系统。

背景技术

电子计算机断层扫描（Computed Tomography,简称CT）是一项常用的用于辅助人体检查的技术。对于一些手术，需要在手术前进行一次较大范围的全局CT扫描，在手术过程中为确保穿刺针能顺利到达靶区，同时为应对患者可能出现位移的情况，还会进行多次局部CT扫描，并将全局CT影像映射到局部CT影像中。但对于穿刺消融等手术，手术过程中扫描得到的局部CT影像，由于存在金属穿刺针，会导致局部CT影像中含有金属伪影，在利用局部CT影像与全局CT影像进行比对配准时，增加了影像的配准难度，且降低了配准准确度。

发明内容

因此，本发明要解决现有技术中对于存在伪影的CT影像，其配准准确度降低的技术问题，从而提供一种CT影像配准方法及系统。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种CT影像配准方法，包括如下步骤：获取第一图像，所述第一图像为待与全局图像配准的局部图像；

根据目标对象在所述第一图像中的目标坐标位置，提取所述目标对象的轮廓；

基于所述目标对象的轮廓，去除所述目标对象在所述第一图像中的伪影，获得第二图像；

提取所述第二图像以及所述全局图像中的病灶区域；

将所述第二图像中的病灶区域与所述全局图像中的病灶区域进行匹配；

根据匹配结果得到第一位置转换参数；

根据所述第一位置转换参数对所述第二图像进行位置变换，以对所述全局图像和所述第二图像进行配准。

可选地，在根据第一位置转换参数对所述第二图像进行位置变换之前，还包括：

利用所述第一图像遍历所述全局图像中的多个第三图像；计算所述第一图像与每一所述第三图像的像素相似度函数值；或者，利用所述第二图像遍历所述全局图像中的多个第三图像；计算所述第二图像与每一所述第三图像的像素相似度函数值；其中，所述第三图像为与所述第二图像相同大小的图像；

获取所述像素相似度函数值最小值的所述第三图像在所述全局图像中的第二位置；

根据所述第二位置，得到第二位置转换参数；

所述根据第一位置转换参数对第二图像进行位置变换，包括：

根据所述第一位置转换参数和所述第二位置转换参数对所述第二图像进行位置变换。

可选地，通过以下公式计算所述像素相似度函数值：

其中，

分别为所述第一图像与所述第三图像之间的位置偏差值，

分别为常数变量，/>

分别为所述第一图像对应的X、Y、Z轴上的最大坐标值，/>

、/>

分别为所述第三图像中、所述第一图像中对应像素点的像素值，/>

为所述像素相似度函数值。

可选地，CT影像配准方法，应用于CT影像配准装置，包括：磁定位仪定位跟踪设备、磁定位夹具，所述磁定位仪定位跟踪设备，包括磁定位仪接收器和磁定位仪发射器，所述磁定位仪接收器通过所述磁定位夹具固定于所述目标对象的尾部；所述磁定位仪发射器位于预设固定位置；

通过以下步骤获取所述目标对象在所述第一图像中的目标坐标位置：

获取所述第一图像对应的第一坐标系、所述全局图像对应的第二坐标系；确定所述第一坐标系与所述第二坐标系之间的第一转换系数；

获取磁定位仪发射器对应的第三坐标系、磁定位仪接收器对应的第四坐标系以及所述目标对象对应的第五坐标系；

确定所述第三坐标系与所述第四坐标系之间的第二转换系数、所述第四坐标系与所述第五坐标系之间的第三转换系数、所述第二坐标系与所述第三坐标系之间的第四转换系数；

基于所述第一转换系数、所述第二转换系数、所述第三转换系数、所述第四转换系数，确定所述第一坐标系与所述第五坐标系之间的第六转换系数；

根据所述第六转换系数，确定所述目标对象在所述第一图像对应的第一坐标系中的目标坐标位置。

可选地，所述根据目标对象在所述第一图像中的目标坐标位置，提取所述目标对象的轮廓，包括：

获取所述目标对象的头部在所述第一图像中的第一坐标与所述目标对象的尾部在所述第一图像中的第二坐标；

根据所述第一坐标、所述第二坐标以及所述目标对象的形状参数，划分所述目标对象在所述第一图像中的第一区域；

对所述第一区域进行阈值分割，提取所述目标对象的轮廓。

可选地，所述基于所述目标对象的轮廓，去除所述目标对象在所述第一图像中的伪影，获得第二图像，包括：

从所述第一图像中确定目标图像块，所述目标图像块包括所述目标对象的轮廓涉及的层面；

将所述目标图像块中所述目标对象的轮廓以及所述目标对象的轮廓以内的图像去除，得到第一图像块；

将所述目标图像块中所述目标对象的轮廓外的图像去除，得到第二图像块；

分别将所述第一图像块与所述第二图像块进行Radon变换，获得第一变换图像与第二变换图像；

将所述第一变换图像与所述第二变换图像中相交部分进行像素点擦除，再采取双线性插值的方式将空缺的点补齐，获得第三变换图像；

将所述第三变换图像进行逆变换，基于逆变换后的所述第三变换图像与所述第二图像块，确定所述第二图像。

可选地，所述将所述目标图像块中所述目标对象的轮廓以及所述目标对象的轮廓以内的图像去除，得到第一图像块，包括：

将所述目标图像块中，所述目标对象的轮廓以及所述目标对象的轮廓以内的区域的像素值设置为0，获得所述第一图像块；

所述将所述目标图像块中所述目标对象的轮廓外的图像去除，得到第二图像块，包括：

将所述目标图像块中，所述目标对象的轮廓以及所述目标对象的轮廓以内的区域的像素值设置为255，轮廓外的区域的像素值设置为0，获得所述第二图像块。

根据第二方面，本发明实施例提供了一种CT影像配准系统，包括：获取模块，用于获取第一图像，所述第一图像为待与全局图像配准的局部图像；

第一提取模块，用于根据目标对象在所述第一图像中的目标坐标位置，提取所述目标对象的轮廓；

伪影去除模块，用于基于所述目标对象的轮廓，去除所述目标对象在所述第一图像中的伪影，获得第二图像；

第二提取模块，用于提取所述第二图像以及所述全局图像中的病灶区域；

匹配模块，用于将所述第二图像中的病灶区域与所述全局图像中的病灶区域进行匹配；

计算模块，用于根据匹配结果得到第一位置转换参数；

配准模块，用于根据所述第一位置转换参数对所述第二图像进行位置变换，以对所述全局图像和所述第二图像进行配准。

根据第三方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行上述的CT影像配准方法。

根据第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述的CT影像配准方法。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明实施例，针对存在伪影的第一图像，将第一图像与全局图像进行精细配准，首先将第一图像中的伪影进行去除，并提取第二图像中的病灶区域以及全局图像中的病灶区域，将提取后的第二图像中的病灶区域与全局图像中的病灶区域进行匹配，根据匹配结果得到的第一位置转换参数对第二图像进行位置变换，以实现全局图像与第二图像到的配准。本实施例中，不仅减少了由于目标对象产生的伪影对全局图像与第一图像配准带来的影响，还提高了配准精度。并且，在获取全局图像与第一图像后，全程自动处理，减少了医生与软件交互的时间，提高了手术效率与准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例1中一种CT影像配准方法的一个具体示例的流程图；

图2为本申请实施例1中存在伪影的一个具体示例的示意图；

图3为本申请实施例1中全局图像与第三图像的一个具体示例的关系图；

图4为本申请实施例1中去除伪影后的一个具体示例的示意图；

图5为本申请实施例2中一种CT影像配准系统的一个具体示例的原理框图；

图6为本申请实施例3中一种计算机设备的一个具体示例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种CT影像配准方法，如图1所示，包括如下步骤：

步骤S101，获取第一图像，所述第一图像为待与全局图像配准的局部图像。

在实际应用中，全局图像为术前全视野图像，也即是在手术之前拍摄的整体图像，而第一图像为术中窄视野图像，也即是，在手术过程中拍摄的局部图像，全局图像在前拍摄，第一图像在后拍摄。以穿刺消融手术为例，在手术前会进行一次较大范围的CT扫描，用以标记靶区以及规划穿刺针的进针路线；在手术过程中，为保证穿刺针能够顺利到达靶区，同时为应对患者可能出现位移的情况，需要多次进行局部CT扫描，以确认当前针尖抵达的位置，完成穿刺引导。由于在拍摄全局图像与第一图像的间隔中，患者可能会出现身体移动的情况，因此需要对全局图像与第一图像进行自动配准，以减少医生比对全局图像与第一图像的时间，以及配准难度。

步骤S102，根据目标对象在所述第一图像中的目标坐标位置，提取所述目标对象的轮廓。

本实施例中，目标对象可以是穿刺针，目标坐标位置可以为穿刺针在第一图像中的坐标，该坐标包括穿刺针的头部、尾部等坐标。可以根据穿刺针头部、尾部等坐标，提取出穿刺针的轮廓。

步骤S103，基于所述目标对象的轮廓，去除所述目标对象在所述第一图像中的伪影，获得第二图像。

如上所述，第一图像为术中窄视野图像，由于视野窄，CT影像层面少，且第一图像中存在金属穿刺针，因此在第一图像中会出现伪影，如图2所示。

本实施例中，目标对象在第一图像中的伪影可以通过伪影矫正将该伪影去除，具体去除方法将在下文介绍。

步骤S104，提取所述第二图像以及所述全局图像中的病灶区域。

为提高第一图像与全局图像的配准精度，可以提取去除伪影后的第二图像中的病灶区域，同时，提取全局图像中的病灶区域。

第一图像与全局图像中均存在病灶且呈现形式为不规则的连通区域，由于拍摄全局图像与第一图像的时间间隔较短，可以近似的认为全局图像与第一图像中的病灶无明显变化。统计全局图像病灶的像素值直方图，并对第二图像进行像素值筛选并进行膨胀变换，第二图像中只保留体积最大的连通区域。

步骤S105，将所述第二图像中的病灶区域与所述全局图像中的病灶区域进行匹配。

可以将第二图像中的病灶区域进行旋转变换和/或平移变换，计算第二图像中的病灶区域与全局图像中的病灶区域的像素值的最大相似度，从而进行匹配。

步骤S106，根据匹配结果得到第一位置转换参数。

当第二图像中的病灶区域与全局图像中的病灶区域的像素值满足最大相似度时，确定旋转变换

和/或平移变换/>

的转换参数，将该转换参数作为第一位置转换参数。

步骤S107，根据所述第一位置转换参数对所述第二图像进行位置变换，以对所述全局图像和所述第二图像进行配准

根据病灶区域匹配结果获得的第一位置转换参数，对第二图像进行位置变换，从而将第二图像与全局图像进行配准，配准后，便于将全局图像映射到第二图像上，或将第二图像映射到全局图像中，以便于医生的查看与操作。

本实施例中，针对存在伪影的第一图像，将第一图像与全局图像进行精细配准，首先将第一图像中的伪影进行去除，并提取第二图像中的病灶区域以及全局图像中的病灶区域，将提取后的第二图像中的病灶区域与全局图像中的病灶区域进行匹配，根据匹配结果得到的第一位置转换参数对第二图像进行位置变换，以实现全局图像与第二图像到的配准。本实施例中，不仅减少了由于目标对象产生的伪影对全局图像与第一图像配准带来的影响，还提高了配准精度。并且，每拍摄一次第一图像后，即可根据获取的全局图像与第一图像，全程自动处理并配准，以便于确认当前目标对象抵达的位置，减少了医生与软件交互的时间，提高了手术效率与准确度。

作为一种可选实施方式，本发明实施例中，在根据第一位置转换参数对所述第二图像进行位置变换之前，还包括：

步骤S201，利用所述第一图像遍历所述全局图像中的多个第三图像；计算所述第一图像与每一所述第三图像的像素相似度函数值；或者，利用所述第二图像遍历所述全局图像中的多个第三图像；计算所述第二图像与每一所述第三图像的像素相似度函数值；其中，所述第三图像为与所述第二图像相同大小的图像。

第三图像为全局图像中的图像，相邻两个第三图像之间可以存在部分重叠，第三图像与全局图像的关系可以如图3所示。第二图像为第一图像去除伪影后的图像，可以利用第一图像遍历全局图像中的多个第三图像，也可以利用第二图像遍历全局图像中的多个第三图像。为提高配准精度，本实施例中，优先以第二图像遍历全局图像中的多个第三图像。在遍历过程中，或遍历结束后，分别计算第二图像与每一第三图像的像素相似度函数值。

步骤S202，获取所述像素相似度函数值最小值的所述第三图像在所述全局图像中的第二位置。

步骤S203，根据所述第二位置，得到第二位置转换参数。

选取像素相似度函数值为最小值时，第三图像在全局图像中的第二位置。并根据第二位置计算全局图像与第二图像之间的第二位置转换系数。

所述根据第一位置转换参数对第二图像进行位置变换，包括：

根据所述第一位置转换参数和所述第二位置转换参数对所述第二图像进行位置变换。也即是，可以将旋转变换

的乘积作为位置变换矩阵，其中

为第一位置转换参数、/>

为第二位置转换参数。本实施例中，/>

的物理范围优选10mm，步长优选0.5mm，旋转变换/>

的物理范围优选0-10°，步长优选0.5°。

本实施例中，在对第二图像中的病灶区域与全局图像中的病灶区域进行匹配之前，还可以进行全局图像与第二图像或第一图像之间的粗配准，也即是，可以将第一图像或第二图像遍历全局图像中的多个第三图像，根据像素相似度函数值确定第三图像在全局图像中的第二位置，并根据第二位置得到第二位置转换参数，最终，根据第一位置转换参数以及第二位置转换参数对第二图像进行位置变换。本实施例中，采用粗配准与精细配准结合的方式，对第二图像进行位置变换，从而进一步提高全局图像与局部图像（第一图像或第二图像）的配准精度。

作为一种可选实施方式，本发明实施例中，通过以下公式计算所述像素相似度函数值：

其中，

分别为所述第一图像与所述第三图像之间的位置偏差值，/>

分别为常数变量，/>

分别为所述第一图像对应的X、Y、Z轴上的最大坐标值，/>

、/>

分别为所述第三图像中、所述第一图像中对应像素点的像素值，/>

为所述像素相似度函数值。

本实施例中，第三图像与全局图像的关系可以如图3所示。全局图像中的空间大小可以为

，第一图像中的空间大小可以为/>

，在全局图像中划分出多个与第一图像大小相同的第三图像，对/>

的全局图像进行/>

大小的扫描。首先从全局图像的原点出发，分别沿着X、Y、Z轴方向平移，计算/>

的像素相似度函数值，也即是第一图像与每一第三图像中对应的像素点的像素值的差值，找到像素相似度函数值最小时，第一图像与第三图像之间的位置，也就是位置偏差值/>

。其中，/>

的范围分别为

，越界情况计算为0。最终根据位置偏差值计算出全局图像与第一图像或第二图像之间的转换系数。

上文具体说明了所述第一图像与所述第三图像的像素相似度函数值的计算方式，所述第二图像与所述第三图像的像素相似度函数值请参照该计算方式计算，这里不再赘述。

作为一种可选实施方式，本发明实施例提供的CT影像配准方法，可以应用于CT影像配准装置，包括：磁定位仪定位跟踪设备、磁定位夹具，所述磁定位仪定位跟踪设备，包括磁定位仪接收器和磁定位仪发射器，所述磁定位仪接收器通过所述磁定位夹具固定于所述目标对象的尾部；所述磁定位仪发射器位于预设固定位置；

本实施例中，磁定位仪定位跟踪设备包括磁定位仪接收器和磁定位仪发射器，磁定位仪发射器可以位于预设固定位置，可以是地面、参照物上等，其中磁定位仪发射器的位置固定不变；磁定位仪接收器可以通过磁定位夹具固定于目标对象的尾部，磁定位仪接收器与目标对象之间的相对位置在配准过程中固定，由于目标对象的物理尺寸已知且在单次配准过程中尺寸不变，因此，目标对象相对于磁定位仪接收器的位置固定。

进一步地，可以通过以下步骤获取所述目标对象在所述第一图像中的目标坐标位置：

步骤S301，获取所述第一图像对应的第一坐标系A、所述全局图像对应的第二坐标系F；确定所述第一坐标系A与所述第二坐标系F之间的第一转换系数

。

设全局图像对应的第二坐标系为F，记在第二坐标系F下的坐标组成矩阵

，第一图像对应的第一坐标系为A，记在第一坐标系A下的坐标组成矩阵/>

。本实施例中，全局图像为术前全视野图像，单次配准中，第二坐标系F位置固定不变。第一图像为术中窄视野图像，且需要多次扫描拍摄，因此第一图像对应的第一坐标系A会根据CT扫描位置发生变化。第一转换系数/>

的确定，可以通过计算全局图像与第一图像之间的像素相似度，确定全局图像与第一图像之间的位置关系，从而确定第一转换系数/>

，其中/>

。本实施例中，第一转换系数/>

可以作为第一位置转换参数。

步骤S302，获取磁定位仪发射器对应的第三坐标系W、磁定位仪接收器对应的第四坐标系S以及所述目标对象对应的第五坐标系N；

步骤S303，确定所述第三坐标系W与所述第四坐标系S之间的第二转换系数

、所述第四坐标系S与所述第五坐标系N之间的第三转换系数/>

、所述第二坐标系F与所述第三坐标系W之间的第四转换系数/>

；

由于磁定位仪接收器通过磁定位夹具固定在目标对象的尾部，因此，随着磁定位仪接收器位置的移动或者自身旋转发生变化，磁定位仪接收器对应的第四坐标系S也会发生变化，而磁定位仪发射器对应的第三坐标系W固定不变。

本实施例中，设在第四坐标系S下的坐标组成矩阵

，每一列代表一个坐标点。在任意时刻，设在第三坐标系W下坐标组成的矩阵为/>

，则/>

=/>

。其中，/>

由磁定位仪接收器在物理空间第三坐标系W中的六自由度数据得到，六自由度数据包括三个平移分量和三个角度分量，代表磁定位仪接收器相对于物理空间第三坐标系W原点的偏移量和姿态。

在任意时刻，设在第五坐标系N下坐标组成的矩阵为

，则/>

=/>

，其中，/>

由磁定位夹具与目标对象相对位置关系计算得到，为固定矩阵，包括三个平移分量和三个角度分量，代表目标对象相对于磁定位仪接收器第四坐标系S原点的偏移量和姿态。

设第二坐标系F下的坐标组成矩阵

，术前规划过程中，提供磁定位仪发射器到全局图像的变换矩阵为/>

。

步骤S304，基于所述第一转换系数

、所述第二转换系数/>

、所述第三转换系数

、所述第四转换系数/>

，确定所述第一坐标系A与所述第五坐标系N之间的第六转换系数/>

；

由

，可求目标对象第五坐标系N到磁定位仪发射器物理空间第三坐标系W的变换矩阵/>

；根据/>

可求磁定位仪发射器第三坐标系W与第一图像第一坐标系A的转移矩阵/>

；进而获得目标对象第五坐标系N与第一图像第一坐标系A的转移矩阵/>

。

步骤S305，根据所述第六转换系数

，确定所述目标对象在所述第一图像对应的第一坐标系A中的目标坐标位置。

本实施例中，通过第一图像与全局图像之间的位置关系、磁定位仪发射器与磁定位仪接收器之间的位置关系、磁定位仪接收器与目标对象之间的位置关系、磁定位仪发射器与全局图像之间的位置关系，从而确定出第一图像与目标对象之间的目标位置关系，从而可以进一步提取出目标对象的轮廓，便于第一图像中伪影的去除，提高配准准确度。

作为一种可选实施方式，本发明实施例中，所述，包括：所述根据目标对象在所述第一图像中的目标坐标位置，提取所述目标对象的轮廓，包括：

获取所述目标对象的头部在所述第一图像中的第一坐标与所述目标对象的尾部在所述第一图像中的第二坐标；

根据所述第一坐标、所述第二坐标以及所述目标对象的形状参数，划分所述目标对象在所述第一图像中的第一区域；

对所述第一区域进行阈值分割，提取所述目标对象的轮廓。

本实施例中，可以仅获取目标对象的头部与尾部的坐标，并且目标对象的头部与尾部的坐标优先选择目标对象中心轴两端对应的坐标。以目标对象的头部与尾部连线为中心，为减少误差带来的影响，构建以目标对象的外径的两倍为边长，连线为高的第一区域，对第一区域中的所有像素进行灰度直方图统计，自动计算阈值并分割出第一区域内目标对象，再进行区域生长，获得完整目标对象，并提取其轮廓。以目标对象为穿刺针为例，则第一区域可以为长方体。

作为一种可选实施方式，本发明实施例中，所述基于所述目标对象的轮廓，去除所述目标对象在所述第一图像中的伪影，获得第二图像，包括：

步骤S1031，从所述第一图像中确定目标图像块，所述目标图像块包括所述目标对象的轮廓涉及的层面。

本实施例中以穿刺针为例，穿刺针的进针路线涉及CT影像中的多个层面，因此，可以先确定出第一图像中包括目标对象的轮廓的层面，也即是目标图像块。

步骤S1032，将所述目标图像块中所述目标对象的轮廓以及所述目标对象的轮廓以内的图像去除，得到第一图像块。

可以通过以上所述的，根据目标对象在第一图像中的目标坐标位置，提取目标对象的轮廓，也即是可以通过目标坐标位置，提取出目标图像块中目标对象的轮廓；进一步地，将目标对象的轮廓内的图像去除，也即是，可以将目标对象的轮廓以内的区域的像素值设置为0，从而获得第一图像块。

步骤S1033，将所述目标图像块中所述目标对象的轮廓外的图像去除，得到第二图像块。也即是，可以将目标对象的轮廓以内的区域的像素值设置为255，轮廓外的区域的像素值设置为0，从而获得第二图像块。

步骤S1034，分别将所述第一图像块与所述第二图像块进行Radon变换，获得第一变换图像与第二变换图像；

步骤S1035，将所述第一变换图像与所述第二变换图像中相交部分进行像素点擦除，再采取双线性插值的方式将空缺的点补齐，获得第三变换图像。

步骤S1036，将所述第三变换图像进行逆变换，基于逆变换后的所述第三变换图像与所述第二图像块，确定所述第二图像，去除伪影后的第二图像可以如图4所示。

本实施例中，可以通过设置像素值以及Radon变换的方法，实现对第一图像中的伪影进行矫正，通过双线性插值，还可以使得伪影区域更加真实平滑，从而减小伪影对全局图像与第一图像配准带来的影响，减小穿刺精度损失。进一步地，利用Radon逆变换获得不包含金属的第三变换图像，将第三变换图像与第二图像块叠加，最终得到去除伪影后的第二图像。

作为一种可选实施方式，本发明实施例中，所述将所述目标图像块中所述目标对象的轮廓以及所述目标对象的轮廓以内的图像去除，得到第一图像块，包括：

将所述目标图像块中，所述目标对象的轮廓以及所述目标对象的轮廓以内的区域的像素值设置为0，获得所述第一图像块；

所述将所述目标图像块中所述目标对象的轮廓外的图像去除，得到第二图像块，包括：

将所述目标图像块中，所述目标对象的轮廓以及所述目标对象的轮廓以内的区域的像素值设置为255，轮廓外的区域的像素值设置为0，获得所述第二图像块。

实施例2

本实施例提供一种CT影像配准系统，该系统可以用于执行上述实施例1中的CT影像配准方法，该系统可以设置在服务器或其它设备内部，模块间相互配合，从而实现CT影像的配准，如图5所示，该系统包括：

获取模块401，用于获取第一图像，所述第一图像为待与全局图像配准的局部图像；

第一提取模块402，用于根据目标对象在所述第一图像中的目标坐标位置，提取所述目标对象的轮廓；

伪影去除模块403，用于基于所述目标对象的轮廓，去除所述目标对象在所述第一图像中的伪影，获得第二图像；

第二提取模块404，用于提取所述第二图像以及所述全局图像中的病灶区域；

匹配模块405，用于将所述第二图像中的病灶区域与所述全局图像中的病灶区域进行匹配；

计算模块406，用于根据匹配结果得到第一位置转换参数；

配准模块407，用于根据所述第一位置转换参数对所述第二图像进行位置变换，以对所述全局图像和所述第二图像进行配准。

本实施例中，针对存在伪影的第一图像，将第一图像与全局图像进行精细配准，首先将第一图像中的伪影进行去除，并提取第二图像中的病灶区域以及全局图像中的病灶区域，将提取后的第二图像中的病灶区域与全局图像中的病灶区域进行匹配，根据匹配结果得到的第一位置转换参数对第二图像进行位置变换，以实现全局图像与第二图像到的配准。本实施例中，不仅减少了由于目标对象产生的伪影对全局图像与第一图像配准带来的影响，还提高了配准精度。并且，在获取全局图像与第一图像后，全程自动处理，减少了医生与软件交互的时间，提高了手术效率与准确度。

关于上述装置部分的具体描述，可以参见上述方法实施例，这里不再赘述。

实施例3

本实施例提供一种计算机设备，如图6所示，该计算机设备包括处理器501和存储器502，其中处理器501和存储器502可以通过总线或者其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。

处理器501可以为中央处理器（CentralProcessing Unit，CPU）。处理器501还可以为其他通用处理器、数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）、图形处理器（Graphics Processing Unit，GPU）、嵌入式神经网络处理器（Neural-network ProcessingUnit，NPU）或者其他专用的深度学习协处理器、专用集成电路（Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC）、现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。

存储器502作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中CT影像配准方法。对应的程序指令/模块。处理器501通过运行存储在存储器502中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中CT影像配准方法。

存储器502还可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器501所创建的数据等。此外，存储器502可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或者其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器502可选包括相对于处理器501远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器501。上述网络的实施例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

所述存储器502中存储一个或者多个模块，当被所述处理器501执行时，执行如图1所示实施例中的CT影像配准方法。

上述计算机设备具体细节可以对应参阅图1所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意实施例中的CT影像配准方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体 (Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体 (Random Access Memory，RAM)、快闪存储器（Flash Memory）、硬盘（Hard DiskDrive，缩写：HDD）或固态硬盘（Solid-State Drive，SSD）等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种CT影像配准方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取第一图像，所述第一图像为待与全局图像配准的局部图像；

根据目标对象在所述第一图像中的目标坐标位置，提取所述目标对象的轮廓；

基于所述目标对象的轮廓，去除所述目标对象在所述第一图像中的伪影，获得第二图像；

提取所述第二图像以及所述全局图像中的病灶区域；

将所述第二图像中的病灶区域与所述全局图像中的病灶区域进行匹配；

根据匹配结果得到第一位置转换参数；

根据所述第一位置转换参数对所述第二图像进行位置变换，以对所述全局图像和所述第二图像进行配准；

所述CT影像配准方法应用于CT影像配准装置，包括：磁定位仪定位跟踪设备、磁定位夹具，所述磁定位仪定位跟踪设备包括磁定位仪接收器和磁定位仪发射器，所述磁定位仪接收器通过所述磁定位夹具固定于所述目标对象的尾部；所述磁定位仪发射器位于预设固定位置；

通过以下步骤获取所述目标对象在所述第一图像中的目标坐标位置：

获取所述第一图像对应的第一坐标系、所述全局图像对应的第二坐标系；确定所述第一坐标系与所述第二坐标系之间的第一转换系数；

获取磁定位仪发射器对应的第三坐标系、磁定位仪接收器对应的第四坐标系以及所述目标对象对应的第五坐标系；

确定所述第三坐标系与所述第四坐标系之间的第二转换系数、所述第四坐标系与所述第五坐标系之间的第三转换系数、所述第二坐标系与所述第三坐标系之间的第四转换系数；

基于所述第一转换系数、所述第二转换系数、所述第三转换系数、所述第四转换系数，确定所述第一坐标系与所述第五坐标系之间的第六转换系数；

根据所述第六转换系数，确定所述目标对象在所述第一图像对应的第一坐标系中的目标坐标位置。

2.根据权利要求1所述的CT影像配准方法，其特征在于，在根据第一位置转换参数对所述第二图像进行位置变换之前，还包括：

利用所述第一图像遍历所述全局图像中的多个第三图像；计算所述第一图像与每一所述第三图像的像素相似度函数值；或者，利用所述第二图像遍历所述全局图像中的多个第三图像；计算所述第二图像与每一所述第三图像的像素相似度函数值；其中，所述第三图像为与所述第二图像相同大小的图像；

获取所述像素相似度函数值最小值的所述第三图像在所述全局图像中的第二位置；

根据所述第二位置，得到第二位置转换参数；

所述根据第一位置转换参数对第二图像进行位置变换，包括：

根据所述第一位置转换参数和所述第二位置转换参数对所述第二图像进行位置变换。

3.根据权利要求2所述的CT影像配准方法，其特征在于，通过以下公式计算所述像素相似度函数值：

其中，

分别为所述第一图像与所述第三图像之间的位置偏差值，/>

分别为常数变量，/>

分别为所述第一图像对应的X、Y、Z轴上的最大坐标值，

、/>

分别为所述第三图像中、所述第一图像中对应像素点的像素值，/>

为所述像素相似度函数值。

4.根据权利要求1所述的CT影像配准方法，其特征在于，所述根据目标对象在所述第一图像中的目标坐标位置，提取所述目标对象的轮廓，包括：

获取所述目标对象的头部在所述第一图像中的第一坐标与所述目标对象的尾部在所述第一图像中的第二坐标；

根据所述第一坐标、所述第二坐标以及所述目标对象的形状参数，划分所述目标对象在所述第一图像中的第一区域；

对所述第一区域进行阈值分割，提取所述目标对象的轮廓。

5.根据权利要求1所述的CT影像配准方法，其特征在于，所述基于所述目标对象的轮廓，去除所述目标对象在所述第一图像中的伪影，获得第二图像，包括：

从所述第一图像中确定目标图像块，所述目标图像块包括所述目标对象的轮廓涉及的层面；

将所述目标图像块中所述目标对象的轮廓以及所述目标对象的轮廓以内的图像去除，得到第一图像块；

将所述目标图像块中所述目标对象的轮廓外的图像去除，得到第二图像块；

分别将所述第一图像块与所述第二图像块进行Radon变换，获得第一变换图像与第二变换图像；

将所述第一变换图像与所述第二变换图像中相交部分进行像素点擦除，再采取双线性插值的方式将空缺的点补齐，获得第三变换图像；

将所述第三变换图像进行逆变换，基于逆变换后的所述第三变换图像与所述第二图像块，确定所述第二图像。

6.根据权利要求5所述的CT影像配准方法，其特征在于，所述将所述目标图像块中所述目标对象的轮廓以及所述目标对象的轮廓以内的图像去除，得到第一图像块，包括：

将所述目标图像块中，所述目标对象的轮廓以及所述目标对象的轮廓以内的区域的像素值设置为0，获得所述第一图像块；

所述将所述目标图像块中所述目标对象的轮廓外的图像去除，得到第二图像块，包括：

将所述目标图像块中，所述目标对象的轮廓以及所述目标对象的轮廓以内的区域的像素值设置为255，轮廓外的区域的像素值设置为0，获得所述第二图像块。

7.一种CT影像配准系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取第一图像，所述第一图像为待与全局图像配准的局部图像；

第一提取模块，用于根据目标对象在所述第一图像中的目标坐标位置，提取所述目标对象的轮廓；

通过以下步骤获取所述目标对象在所述第一图像中的目标坐标位置：

获取所述第一图像对应的第一坐标系、所述全局图像对应的第二坐标系；确定所述第一坐标系与所述第二坐标系之间的第一转换系数；

获取磁定位仪发射器对应的第三坐标系、磁定位仪接收器对应的第四坐标系以及所述目标对象对应的第五坐标系；

确定所述第三坐标系与所述第四坐标系之间的第二转换系数、所述第四坐标系与所述第五坐标系之间的第三转换系数、所述第二坐标系与所述第三坐标系之间的第四转换系数；

基于所述第一转换系数、所述第二转换系数、所述第三转换系数、所述第四转换系数，确定所述第一坐标系与所述第五坐标系之间的第六转换系数；

根据所述第六转换系数，确定所述目标对象在所述第一图像对应的第一坐标系中的目标坐标位置；

伪影去除模块，用于基于所述目标对象的轮廓，去除所述目标对象在所述第一图像中的伪影，获得第二图像；

第二提取模块，用于提取所述第二图像以及所述全局图像中的病灶区域；

匹配模块，用于将所述第二图像中的病灶区域与所述全局图像中的病灶区域进行匹配；

计算模块，用于根据匹配结果得到第一位置转换参数；

配准模块，用于根据所述第一位置转换参数对所述第二图像进行位置变换，以对所述全局图像和所述第二图像进行配准。

8.一种计算机设备，其特征在于，包括：

存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1-6任一项所述的CT影像配准方法。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-6任一项所述的CT影像配准方法。

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