專利名稱：一種肺4d-ct圖像數(shù)據(jù)層間插值方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)學(xué)圖像處理領(lǐng)域，具體是指一種肺4D-CT圖像數(shù)據(jù)層間插值方法。
背景技術(shù)：
由于肺部4D-CT數(shù)據(jù)提供了與呼吸運(yùn)動(dòng)相關(guān)的信息，對(duì)引導(dǎo)精確放射治療有重要意義，因此在肺癌放射治療中越來越受重視。然而，考慮到輻射的風(fēng)險(xiǎn)，肺4D-CT數(shù)據(jù)通常只能獲得有限個(gè)掃描層，這樣使得數(shù)據(jù)層間分辨率過大，導(dǎo)致低的縱向(Z軸方向)分辨率。這種低分辨率的數(shù)據(jù)常常引入視覺偽影，例如血管的不連續(xù)性以及部分容積效應(yīng)，4D-CT圖 像數(shù)據(jù)是由多個(gè)相位不同的3D-CT圖像數(shù)據(jù)構(gòu)成。提高圖像層間分辨率的方法主要是插值。常用的插值方法有線性插值、三次樣條插值等。這些插值方法的主要優(yōu)勢是計(jì)算的簡便。然而，不可避免的會(huì)產(chǎn)生模糊邊緣和不良偽影，且其血管不連續(xù)性和部分容積效應(yīng)不能得到有效改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種肺4D-CT圖像數(shù)據(jù)層間插值方法，該方法能通過插值，提高肺4D-CT圖像的層間分辨率。本發(fā)明的目的可通過以下的技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)一種肺4D-CT圖像數(shù)據(jù)層間插值方法，包括以下步驟(I)讀取肺部4D-CT圖像，該圖像由多個(gè)相位不同的肺部3D-CT圖像組成；(2)通過線性插值計(jì)算方法重建出每個(gè)3D-CT圖像的多個(gè)中間層圖像；(3)將重建的多個(gè)中間層圖像中的每一層圖像分成多個(gè)原始圖像塊y ;(4)對(duì)于每個(gè)3D-CT圖像中的每一個(gè)原始圖像塊y，在4D-CT圖像除去該3D-CT圖像后所剩下的其它多個(gè)3D-CT圖像范圍內(nèi)，搜索與該原始圖像塊y最相似的若干相似圖像塊y'；(5)對(duì)搜索到的若干相似圖像塊y'進(jìn)行加權(quán)平均計(jì)算，得出最終輸出圖像塊歹；(6)用步驟(5)計(jì)算輸出的最終輸出圖像塊F替換相應(yīng)的原始圖像塊y;(7)對(duì)所有原始圖像塊I進(jìn)行步驟(4)、(5),(6)操作，最終完成所有3D-CT圖像的插值過程。本發(fā)明中，所述步驟(2)中的線性插值計(jì)算公式為Y=(Yu+Yd)/2，其中Y為每個(gè)3D-CT圖像的中間層圖像，Yu和Yd為每個(gè)3D-CT圖像的相鄰兩層圖像。本發(fā)明中，所述步驟(4)中，對(duì)于每個(gè)3D-CT圖像中的每一個(gè)原始圖像塊y，搜索與該原始圖像塊I相似的若干相似圖像塊y'的搜索方法為計(jì)算原始圖像塊I和相似圖像塊I'之間的D(y，y')值，選取D(y，y')計(jì)算值最小的幾個(gè)圖像塊為最終選擇的相似圖像塊y'，D(y，y')的計(jì)算公式為，其中:D(y,y')為兩個(gè)圖像塊I和I'之間的相似性測度，y(i，j)為原始圖像塊I中的像素，I' (i, j)為相似圖像塊y'中的像素，原始圖像塊y和相似圖像塊y'的寬度和高度相同，n，m分別為圖像塊寬度和高度。本發(fā)明中，所述步驟(5)中的圖像加權(quán)平均計(jì)算公式為
權(quán)利要求
1.一種肺4D-CT圖像數(shù)據(jù)層間插值方法，包括以下步驟 (1)讀取肺部4D-CT圖像，該圖像由多個(gè)相位不同的肺部3D-CT圖像組成； (2)通過線性插值計(jì)算方法重建出每個(gè)3D-CT圖像的多個(gè)中間層圖像； (3)將重建的多個(gè)中間層圖像中的每一層圖像分成多個(gè)原始圖像塊y; (4)對(duì)于每個(gè)3D-CT圖像中的每一個(gè)原始圖像塊y，在4D-CT圖像除去該3D-CT圖像后所剩下的其它多個(gè)3D-CT圖像范圍內(nèi)，搜索與該原始圖像塊y最相似的若干相似圖像塊I'; (5)對(duì)搜索到的若干相似圖像塊y'進(jìn)行加權(quán)平均計(jì)算，得出最終輸出圖像塊J; (6)用步驟(5)計(jì)算輸出的最終輸出圖像塊J替換相應(yīng)的原始圖像塊y; (7)對(duì)所有原始圖像塊y進(jìn)行步驟(4)、(5)、(6)操作，最終完成所有3D-CT圖像的插值過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的肺4D-CT圖像數(shù)據(jù)層間插值方法，其特征在于所述步驟(2)中的線性插值計(jì)算公式為Y = (Yu+Yd)/2，其中Y為每個(gè)3D-CT圖像的中間層圖像，Yu和Yd為每個(gè)3D-CT圖像的相鄰兩層圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的肺4D-CT圖像數(shù)據(jù)層間插值方法，其特征在于所述步驟(4)中，對(duì)于每個(gè)3D-CT圖像中的每一個(gè)原始圖像塊y，搜索與該原始圖像塊I相似的若干相似圖像塊y'的搜索方法為計(jì)算原始圖像塊y和相似圖像塊y'之間的D(y，y')值，選取D(y,y/ )計(jì)算值最小的幾個(gè)圖像塊為最終選擇的相似圖像塊y'，D(y，y')的計(jì)算公式為:D (y, = X "1,2 U Wh I) - v'ih j)f，其中=SDky')兩個(gè)圖像塊y和y'之間的相似性測度，y(i，j)為原始圖像塊y中的像素，y' (i，j)為相似圖像塊y'中的像素，原始圖像塊I和相似圖像塊y'的寬度和高度相同，n，m分別為圖像塊寬度和高度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的肺4D-CT圖像數(shù)據(jù)層間插值方法，其特征在于所述步驟(5)中的圖像加權(quán)平均計(jì)算公式為=，其中為最終輸出圖像塊，《(y，y')為由y) y圖像相似性測度D(y, y')計(jì)算得到的權(quán)值，圖像塊越相似,權(quán)值越大,反之越小，w(y, y')為權(quán)計(jì)算公式-My,yr) = exp(-)), o為指數(shù)函衰減控制參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種肺4D-CT圖像數(shù)據(jù)層間插值方法，包括(1)讀取肺部4D-CT圖像，該圖像由多個(gè)相位不同的肺部3D-CT圖像組成；(2)通過線性插值計(jì)算方法重建出每個(gè)3D-CT圖像的多個(gè)中間層圖像；(3)將多個(gè)中間層圖像中的每一層圖像分成多個(gè)原始圖像塊；(4)對(duì)于每個(gè)3D-CT圖像中的每一個(gè)原始圖像塊，在4D-CT圖像除去該3D-CT圖像中的其它多個(gè)3D-CT圖像范圍內(nèi)搜索與該原始圖像塊最相似的若干相似圖像塊；(5)對(duì)搜索到的若干相似圖像塊進(jìn)行加權(quán)平均計(jì)算，得出最終輸出圖像塊；(6)用最終輸出圖像塊替換相應(yīng)的原始圖像塊；(7)對(duì)所有原始圖像塊進(jìn)行操作，最終完成所有3D-CT圖像的插值過程。
文檔編號(hào)A61B6/03GK102743185SQ20121018697
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月7日
發(fā)明者馮前進(jìn), 張煜, 陳武凡 申請(qǐng)人:南方醫(yī)科大學(xué)