一種用于選擇相似性度量的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像配準(zhǔn)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于選擇相似性度量的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]圖像配準(zhǔn)是指通過一定手段尋找兩幅圖像之間對(duì)應(yīng)的空間幾何變換關(guān)系，使一幅圖像進(jìn)行相應(yīng)的空間變換(例如，平移、旋轉(zhuǎn)、縮放)后在空間位置上與另一幅圖像達(dá)到一致。在圖像配準(zhǔn)中，通常采用的一種方法是基于灰度的圖像配準(zhǔn)。該方法理論上是采用圖像相關(guān)技術(shù)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是利用相關(guān)值就能夠很好地表示兩幅圖像的相似程度。基于灰度的圖像配準(zhǔn)(intensity based image registrat1n)在醫(yī)學(xué)圖像處理中有非常廣泛的應(yīng)用，它是不同模態(tài)醫(yī)學(xué)圖像的融合的基礎(chǔ)，并為醫(yī)務(wù)工作者使用各種醫(yī)學(xué)影像提供便利。因此，希望獲得準(zhǔn)確性和魯棒性都十分優(yōu)良的配準(zhǔn)方法，使通過不同成像模式所獲得的圖像的信息能夠完美地整合。但是，由于生物變異、生物信息的類型不同、圖像劣化、病人病情隨時(shí)間的變化等因素的影響，可能使待配準(zhǔn)的圖像存在巨大差異，從而使圖像配準(zhǔn)成為了一個(gè)棘手的問題。
[0003]在基于灰度的配準(zhǔn)中，配準(zhǔn)方法的準(zhǔn)確性和魯棒性與在配準(zhǔn)中所采用的相似性度量密切相關(guān)。相似性度量的效果基于許多因素，例如成像模式、圖像內(nèi)容、圖像質(zhì)量、空間變換和大量實(shí)施細(xì)節(jié)。這些因素的復(fù)雜相互依賴性使得評(píng)定特定因素對(duì)相似性度量的影響以及采用該相似性度量的配準(zhǔn)結(jié)果產(chǎn)生困難。即使對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的專家，為新的配準(zhǔn)任務(wù)選擇最佳的相似性度量也是不容易的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的實(shí)施例提供一種用于選擇相似性度量的方法和裝置，其能夠?yàn)閳D像配準(zhǔn)任務(wù)選擇合適的相似性度量以提高圖像配準(zhǔn)的準(zhǔn)確度和/或魯棒性。
[0005]按照本發(fā)明實(shí)施例的一種用于選擇相似性度量的方法，包括:獲取圖像配準(zhǔn)任務(wù)將要配準(zhǔn)的圖像的特征；從存儲(chǔ)的多個(gè)映射信息中，檢索出指定的映射信息，其中，所述多個(gè)映射信息的每一個(gè)指示一個(gè)相似性度量對(duì)具有一組特征的圖像進(jìn)行基于灰度的圖像配準(zhǔn)所具有的準(zhǔn)確度和/或魯棒性，以及，所述指定的映射信息是所述多個(gè)映射信息中指示相似性度量對(duì)具有所述獲取的特征的圖像進(jìn)行基于灰度的圖像配準(zhǔn)所具有的準(zhǔn)確度和/或魯棒性；以及，從所述指定的映射信息所涉及的相似性度量中，選擇在所述圖像配準(zhǔn)任務(wù)中進(jìn)行配準(zhǔn)使用的相似性度量，其中，所述選擇的相似性度量對(duì)具有所述獲取的特征的圖像進(jìn)行基于灰度的圖像配準(zhǔn)所具有的準(zhǔn)確度和/或魯棒性比所述指定的映射信息所涉及的相似性度量中的其它相似性度量對(duì)具有所述獲取的特征的圖像進(jìn)行基于灰度的圖像配準(zhǔn)所具有的準(zhǔn)確度和/或魯棒性高。
[0006]在一種實(shí)現(xiàn)方式中，當(dāng)所述選擇的相似性度量多于一個(gè)時(shí)，所述方法還包括:利用配準(zhǔn)是已知的且具有所述獲取的特征的多個(gè)第一圖像對(duì)，訓(xùn)練利用所述選擇的相似性度量構(gòu)造的代價(jià)函數(shù)。
[0007]在一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述準(zhǔn)確度使用樣本圖像對(duì)的金標(biāo)準(zhǔn)空間變換和另一特定空間變換之間的差異來表示，其中，所述金標(biāo)準(zhǔn)空間變換使得已被執(zhí)行所述金標(biāo)準(zhǔn)空間變換的所述圖像對(duì)被配準(zhǔn)，以及，所述特定空間變換使得基于已被執(zhí)行所述特定空間變換的所述圖像對(duì)所計(jì)算的相似性度量具有最大值。
[0008]在另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述準(zhǔn)確度使用相似性度量的兩個(gè)計(jì)算值之間的差值來表示，其中，所述相似性度量的兩個(gè)計(jì)算值的其中一個(gè)計(jì)算值是基于已被執(zhí)行金標(biāo)準(zhǔn)空間變換后處于配準(zhǔn)狀態(tài)的樣本圖像對(duì)計(jì)算的，以及，所述相似性度量的兩個(gè)計(jì)算值的另一個(gè)計(jì)算值是基于已被執(zhí)行指定空間變換后的所述圖像對(duì)計(jì)算的，所述指定空間變換是對(duì)所述金標(biāo)準(zhǔn)空間變換的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行指定改變后得到的空間變換。
[0009]在一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述魯棒性使用圖像配準(zhǔn)的成功率來表示。
[0010]在一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述方法還包括:生成所存儲(chǔ)的映射信息。
[0011]在一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述生成包括:對(duì)于多個(gè)具有一組特征的第二圖像對(duì)，確定所述多個(gè)第二圖像對(duì)的每一個(gè)的特定空間變換，其中，所述多個(gè)第二圖像對(duì)的每一個(gè)的所述特定空間變換使得基于已被執(zhí)行所述特定空間變換的該圖像對(duì)所計(jì)算的相似性度量具有最大值；計(jì)算所述多個(gè)第二圖像對(duì)的每一個(gè)的金標(biāo)準(zhǔn)空間變換和所述特定空間變換之間的差異值，作為所述多個(gè)第二圖像對(duì)的每一個(gè)的空間變換差異值，其中，所述多個(gè)第二圖像對(duì)的每一個(gè)的所述金標(biāo)準(zhǔn)空間變換使得已被執(zhí)行所述金標(biāo)準(zhǔn)空間變換后的該第二圖像對(duì)處于配準(zhǔn)狀態(tài)；根據(jù)所述多個(gè)第二圖像對(duì)的每一個(gè)的空間變換差異值，計(jì)算所述多個(gè)第二圖像對(duì)的空間變換差異值的平均值；以及，產(chǎn)生并存儲(chǔ)用于指示所述相似性度量對(duì)具有所述特征的圖像進(jìn)行基于灰度的圖像配準(zhǔn)所具有的準(zhǔn)確度的第一映射信息，其中，所述第一映射信息所指示的所述相似性度量對(duì)具有所述特征的圖像進(jìn)行基于灰度的圖像配準(zhǔn)所具有的準(zhǔn)確度為所計(jì)算的平均值。
[0012]在另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述生成包括:對(duì)于多個(gè)具有一組特征的第三圖像對(duì)，對(duì)每一個(gè)第三圖像對(duì)的金標(biāo)準(zhǔn)空間變換的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行指定改變，得到每一個(gè)第三圖像對(duì)的指定空間變換，其中，每一個(gè)第三圖像對(duì)的所述金標(biāo)準(zhǔn)空間變換使得已被執(zhí)行所述金標(biāo)準(zhǔn)空間變換后的該第三圖像對(duì)處于配準(zhǔn)狀態(tài)；基于每一個(gè)第三圖像對(duì)，計(jì)算相似性度量的兩個(gè)計(jì)算值，作為每一個(gè)第三圖像對(duì)的兩個(gè)相似性度量值，其中，每一個(gè)第三圖像對(duì)的其中一個(gè)相似性度量值是基于已被執(zhí)行該第三圖像對(duì)的所述金標(biāo)準(zhǔn)空間變換后的該第三圖像對(duì)所計(jì)算的所述相似性度量的值，以及，每一個(gè)第三圖像對(duì)的另一個(gè)相似性度量值是基于已被執(zhí)行該第三圖像對(duì)的所述指定空間變換后的該第三圖像對(duì)所計(jì)算的所述相似性度量的值；計(jì)算每一個(gè)第三圖像對(duì)的兩個(gè)相似性度量值之間的差值，作為每一個(gè)第三圖像對(duì)的相似性度量差值；根據(jù)各個(gè)第三圖像對(duì)的相似性度量差值，計(jì)算所述多個(gè)第三圖像對(duì)的相似性度量差值的平均值；以及，產(chǎn)生并存儲(chǔ)用于指示所述相似性度量對(duì)具有所述特征的圖像進(jìn)行基于灰度的圖像配準(zhǔn)所具有的準(zhǔn)確度的第二映射信息，其中，所述第二映射信息所指示的所述相似性度量對(duì)具有所述特征的圖像進(jìn)行基于灰度的圖像配準(zhǔn)所具有的準(zhǔn)確度為所計(jì)算的平均值。
[0013]在又一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述生成包括:對(duì)于多個(gè)具有一組特征的第四圖像對(duì)，確定所述多個(gè)第四圖像對(duì)的每一個(gè)的特定空間變換，其中，所述多個(gè)第四圖像對(duì)的每一個(gè)的所述特定空間變換使得基于已被執(zhí)行所述特定空間變換后的該第四圖像對(duì)所計(jì)算的相似性度量具有最大值；計(jì)算所述多個(gè)第四圖像對(duì)的每一個(gè)的金標(biāo)準(zhǔn)空間變換和所述特定空間變換之間的差異值，作為所述多個(gè)第四圖像對(duì)的每一個(gè)的空間變換差異值，其中，所述多個(gè)第四圖像對(duì)的每一個(gè)的金標(biāo)準(zhǔn)空間變換使得基于已被執(zhí)行所述金標(biāo)準(zhǔn)空間變換后的該第四圖像對(duì)處于配準(zhǔn)狀態(tài)；根據(jù)所述多個(gè)第四圖像對(duì)的每一個(gè)的空間變換差異值，從所述多個(gè)第四圖像對(duì)中檢索出其空間變換差異值小于第一指定閾值的第四圖像對(duì)，作為圖像配準(zhǔn)成功的第四圖像對(duì)；計(jì)算所述圖像配準(zhǔn)成功的第四圖像對(duì)的數(shù)量與所述多個(gè)第四圖像對(duì)的數(shù)量的比值；以及，產(chǎn)生并存儲(chǔ)用于指示所述相似性度量對(duì)具有所述特征的圖像進(jìn)行基于灰度的圖像配準(zhǔn)所具有的魯棒性的第三映射信息，其中，所述第三映射信息所指示的所述相似性度量對(duì)具有所述特征的圖像進(jìn)行基于灰度的圖像配準(zhǔn)所具有的魯棒性為所計(jì)算的比值。
[0014]在再一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述生成還包括:對(duì)于多個(gè)具有一組特征的第五圖像對(duì)，對(duì)每一個(gè)第五圖像對(duì)的金標(biāo)準(zhǔn)空間變換的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行指定改變，得到每一個(gè)第五圖像對(duì)的指定空間變換，其中，每一個(gè)第五圖像對(duì)的所述金標(biāo)準(zhǔn)空間變換使得已被執(zhí)行所述金標(biāo)準(zhǔn)空間變換后的該第五圖像對(duì)處于配準(zhǔn)狀態(tài)；基于每一個(gè)第五圖像對(duì)，計(jì)算相似性度量的兩個(gè)計(jì)算值，作為每一個(gè)第五圖像對(duì)的兩個(gè)相似性度量值，其中，每一個(gè)第五圖像對(duì)的其中一個(gè)相似性度量值是基于已被執(zhí)行該第五圖像對(duì)的所述金標(biāo)準(zhǔn)空間變換后的該第五圖像對(duì)所計(jì)算的所述相似性度量的值，以及，每一個(gè)第五圖像對(duì)的另一個(gè)相似性度量值是基于已被執(zhí)行該第五圖像對(duì)的所述指定空間變換后的該第五圖像對(duì)所計(jì)算的所述相似性度量的值；計(jì)算每一個(gè)第五圖像對(duì)的兩個(gè)相似性度量值之間的差值，作為每一個(gè)第五圖像對(duì)的相似性度量差值；根據(jù)各個(gè)第五圖像對(duì)的相似性度量差值，從所述多個(gè)第五圖像對(duì)中檢索出其相似性度量差值小于第二指定閾值的第五圖像對(duì)，作為圖像配準(zhǔn)成功的第五圖像對(duì)；計(jì)算所述圖像配準(zhǔn)成功的第五圖像對(duì)的數(shù)量與所述多個(gè)第五圖像對(duì)的數(shù)量的比值；以及，產(chǎn)生并存儲(chǔ)用于指示所述相似性度量對(duì)具有所述特征的圖像進(jìn)行基于灰度的圖像配準(zhǔn)所具有的魯棒性的第四映射信息，其中，所述第四映射信息所指示的所述相似性度量對(duì)具有所述特征的圖像進(jìn)行基于灰度的圖像配準(zhǔn)所具有的魯棒性為所計(jì)算的比值。
[0015]按照本發(fā)明實(shí)施例的一種用于選擇相似性度量的裝置，包括:獲取模塊，用于獲取圖像配準(zhǔn)任務(wù)將要配準(zhǔn)的圖像的特征；檢索模塊，用于從存儲(chǔ)的多個(gè)映射信息中，檢索出指定的映射信息，其中，所述多個(gè)映射信息的每一個(gè)指示一個(gè)相似性度量對(duì)具有一組特征的圖像進(jìn)行基于灰度的圖像配準(zhǔn)所具有的準(zhǔn)確度和/或魯棒性，以及，所述指定的映射信息是所述多個(gè)映射信息中指示相似性度量對(duì)具有所述獲取的特征的圖像進(jìn)行基于灰度的圖像配準(zhǔn)所具有的準(zhǔn)確度和/或魯棒性；以及，選擇模塊，用于從所述指定的映射信息所涉及的相似性度量中，選擇在所述圖像配準(zhǔn)任務(wù)中進(jìn)行基于灰度的圖像配準(zhǔn)使用的相似性度量，其中，所述選擇的相似性度量對(duì)具有所述獲取的特征的圖像進(jìn)行基于灰度的圖像配準(zhǔn)所具有的準(zhǔn)確度和/或魯棒性比所述指定的映射信息所涉及的相似性度量中的其它相似性度量對(duì)具有所述獲取的特征的圖像進(jìn)行基于灰度的圖像配準(zhǔn)所具有的準(zhǔn)確度和/或魯棒性高。
[0016]在一種實(shí)現(xiàn)方式中，當(dāng)所述選擇的相似性度量多于一個(gè)時(shí)，所述裝置還包括:訓(xùn)練模塊，用于利用配準(zhǔn)是已知的且具有所述獲取的特征的多個(gè)第一圖像對(duì)，訓(xùn)練利用所述選擇的相似性度量構(gòu)造的代價(jià)函數(shù)。
[0017]在一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述準(zhǔn)確度使用樣本圖像對(duì)的金標(biāo)準(zhǔn)空間變換和另一特定空間變換之間的差異來表示，其中，所述金標(biāo)準(zhǔn)空間