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    重庆时时彩怎么诈骗的: 基于LAB空间的图像融合方法.pdf

    关 键 词:
    基于 LAB 空间 图像 融合 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201611267039.5

    申请日:

    2012.09.20

    公开号:

    CN106683065A

    公开日:

    2017.05.17

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G06T 5/50申请日:20120920|||公开
    IPC分类号: G06T5/50; G06T3/00 主分类号: G06T5/50
    申请人: 上海联影医疗科技有限公司
    发明人: 曹春生; 其他发明人请求不公开姓名
    地址: 201807 上海市嘉定区嘉定工业区城北路2258号
    优先权:
    专利代理机构: 代理人:
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201611267039.5

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.06.09|||2017.05.17

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种基于Lab空间的图像融合方法,包括如下步骤:a)输入参考图像和浮动图像,对参考图像和浮动图像进行配准;b)对浮动图像进行重采样,使得重采样后浮动图像和参考图像的图像像素尺寸相同;c)根据设定的窗宽、窗位分别将参考图像和重采样后的浮动图像的灰度值变换至0??255,并对浮动图像进行渲染;d)将参考图像和浮动图像在Lab色彩空间进行亮度和色彩的分解融合,最后将融合后的图像变换到RGB色彩空间。本发明提供的基于Lab空间的图像融合方法,通过对两幅图像配准、重采样和归一化处理后,同时在Lab空间融合亮度和色彩,配准过程和参数可以灵活设置,从而方便地实现不同的融合显示效果。

    权利要求书

    1.一种基于Lab空间的图像融合方法,其特征在于,包括如下步骤:
    a)输入参考图像和浮动图像,对所述参考图像和浮动图像进行配准;
    b)对所述浮动图像进行重采样,使得重采样后所述浮动图像和所述参考图像的图像像
    素尺寸相同;
    c)根据设定的窗宽、窗位分别将所述参考图像和重采样后的浮动图像的灰度值变换至
    0-255,并对重采样后的浮动图像进行渲染;
    d)将所述参考图像和重采样后的浮动图像在Lab色彩空间根据亮度和色彩参数进行分
    解融合,最后将融合后的图像变换到RGB色彩空间,步骤d)包括:将所述参考图像和浮动图
    像依次按照RGB色彩空间、XYZ色彩空间和Lab色彩空间的顺序进行分解,将参考图像CT图像
    XYZ色彩空间(Yct)和浮动图像PET图像XYZ色彩空间(Xpet,Ypet,Zpet)分别转换为Lab色彩空间
    (Lct)和(Lpet,apet,bpet),并对两幅图像Lab空间的亮度L、色彩a、色彩b三个分量进行融合;
    再逆向依次按照Lab色彩空间(Lfus,afus,bfus)、XYZ色彩空间(Xfus,Yfus,Zfus)和RGB色彩
    空间(Rfus,Gfus,Bfus)的顺序合成。
    2.如权利要求1所述的基于Lab空间的图像融合方法,其特征在于,所述步骤a)中配准
    前,对所述参考图像进行预采样使其与所述浮动图像具有相同的图像像素尺寸。
    3.如权利要求2所述的基于Lab空间的图像融合方法,其特征在于,所述步骤a)中对所
    述参考图像进行预采样后,仅对参考图像中灰度值大于预设阈值的像素进行配准。
    4.如权利要求1所述的基于Lab空间的图像融合方法,其特征在于,对所述步骤a)中的
    参考图像和浮动图像通过调整旋转平移量,进行手动配准。
    5.如权利要求1所述的基于Lab空间的图像融合方法,其特征在于,所述步骤a)中对所
    述参考图像和浮动图像进行刚体配准。
    6.如权利要求5所述的基于Lab空间的图像融合方法,其特征在于,所述步骤a)中对所
    述参考图像和浮动图像进行刚体配准后,再进行非刚体配准。
    7.如权利要求1所述的基于Lab空间的图像融合方法,其特征在于,所述步骤b)中按照
    配准旋转矩阵和平移向量对所述浮动图像进行重采样。
    8.如权利要求1所述的基于Lab空间的图像融合方法,其特征在于,所述步骤c)中对所
    述浮动图像根据用户输入的颜色查找表进行渲染。
    9.如权利要求8所述的基于Lab空间的图像融合方法,其特征在于,渲染时如果所述浮
    动图像的像素点灰度值位于用户指定的用于融合的灰度区间之外,则仅显示所述参考图像
    的像素点。

    说明书

    基于Lab空间的图像融合方法

    本申请是于2012年9月20日提交中国专利局、申请号为201210353107.5、发明名称
    为“基于Lab空间的图像融合方法”的中国专利申请的分案。

    技术领域

    本发明涉及一种图像融合方法,尤其涉及一种基于Lab空间的图像融合方法。

    背景技术

    图像融合在医学图像分析中具有重要意义,以PET和CT的图像融合为例。PET(正电
    子发射断层扫描)图像能提供组织新陈代谢的细节,缺点是分辨率低,没有清晰的解剖组织
    作为参照;而CT(计算机断层扫描)能提高大量解剖信息。汲取二者的长处,将两者融合后的
    图像在评估肿瘤位置,治疗前后变化等领域具有广泛的应用。

    与普通图像融合的图像分解加权融合技术不同,PET和CT的融合是在以CT解剖图
    像为底图的情况下,将PET的新陈代谢信息呈现上去。与RGB和CMYK色彩空间相比,Lab色彩
    空间模仿人类视觉而设计。它致力于感知均匀性,它的L分量密切匹配人类亮度感知,但是
    由于XYZ色彩空间是基于人类颜色视觉的直接测定,并充当很多包括Lab色彩空间的其他色
    彩空间的定义基础,很多公司并不是在Lab空间里进行色彩分量融合的。如现有专利文献:
    Tom KIMPE et al,’IMAGE PROCESSING OF MEDICAL IMAGES’,United States Patent
    Application Publication,Application number:US 2009/0136102 A1,提供了一种在Lab
    空间的图像融合方法,但是仅进行了亮度分量L的融合,融合图像的色彩a,b分量没有变化,
    无法满足用户灵活的参数选择的要求,融合的效果不是很好。

    此外,一般情况下PET图像与CT图像采集于不同时刻,会出现病人整体与机器的相
    对位移或病人内部组织之间的位移(如心脏跳动,隔膜升降)。这些位移可以用现有的刚体
    或非刚体配准技术加以配准校正。但有时比较耗时的非刚体配准不是必须的,而现有大多
    数公司的PET和CT融合并没有给用户提供灵活的选择。如现有专利文献:Yang-Ming Zhu,et
    al,‘Pixel-Feature Hybrid Fusion for PET/CT Images’,United States Patent
    Application Publication,Application number:US2012/0019548A1,采用了PET和CT灰度
    值加权(权重被称为透明因子,transparency)平均的方法计算融合图像的灰度值。用户可
    以指定某个SUV区间PET像素不参与融合,这样只显示这些像素位置的CT信息。该方案仍然
    没有能够充分在Lab空间融合亮度和色彩,不方便医生了解两个图像值域之间的比对关系。

    发明内容

    本发明所要解决的技术问题是提供一种基于Lab空间的图像融合方法,能够同时
    在Lab空间融合亮度和色彩,并可灵活设置参数组合,实现不同的融合显示效果。

    本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种基于Lab空间的图像融
    合方法,包括如下步骤:a)输入参考图像和浮动图像,对所述参考图像和浮动图像进行配
    准;b)对所述浮动图像进行重采样,使得重采样后所述浮动图像和所述参考图像的图像像
    素尺寸相同;c)根据设定的窗宽、窗位分别将所述参考图像和重采样后的浮动图像的灰度
    值变换至0-255,并对重采样后的浮动图像进行渲染;d)将所述参考图像和重采样后的浮动
    图像在Lab色彩空间根据亮度和色彩参数进行分解融合,最后将融合后的图像变换到RGB色
    彩空间。

    上述的基于Lab空间的图像融合方法,其中,所述步骤a)中配准前,对所述参考图
    像进行预采样使其与所述浮动图像具有相同的图像像素尺寸。

    上述的基于Lab空间的图像融合方法,其中,所述步骤a)中对所述参考图像进行预
    采样后,仅对参考图像中灰度值大于预设阈值的像素进行配准。

    上述的基于Lab空间的图像融合方法,其中,对所述步骤a)中的参考图像和浮动图
    像通过调整旋转平移量,进行手动配准。

    上述的基于Lab空间的图像融合方法,其中,所述步骤a)中对所述参考图像和浮动
    图像进行刚体配准。

    上述的基于Lab空间的图像融合方法,其中,所述步骤a)中对所述参考图像和浮动
    图像进行刚体配准后,再进行非刚体配准。

    上述的基于Lab空间的图像融合方法,其中,所述步骤b)中按照配准旋转矩阵和平
    移向量对所述浮动图像进行重采样。

    上述的基于Lab空间的图像融合方法,其中,所述步骤c)中对所述浮动图像根据用
    户输入的颜色查找表进行渲染。

    上述的基于Lab空间的图像融合方法,其中,渲染时如果所述浮动图像的像素点灰
    度值位于用户指定的用于融合的灰度区间之外,则仅显示所述参考图像的像素点。

    上述的基于Lab空间的图像融合方法,其中,所述步骤d)包括:将所述参考图像和
    浮动图像依次按照RGB色彩空间、XYZ色彩空间和Lab色彩空间的顺序进行分解,并对两幅图
    像Lab空间里的亮度L、色彩a、色彩b三个分量进行融合,再逆向依次按照Lab色彩空间、XYZ
    色彩空间和RGB色彩空间的顺序合成。

    上述的基于Lab空间的图像融合方法,其中,所述参考图像为CT图像或MR图像,所
    述浮动图像为PET图像。

    上述的基于Lab空间的图像融合方法,其中,所述参考图像和浮动图像都为MR图
    像。

    本发明对比现有技术有如下的有益效果:本发明提供的基于Lab空间的图像融合
    方法,通过对两幅图像配准、重采样和归一化处理后,同时在Lab空间融合亮度和色彩,配准
    过程和参数可以灵活设置,从而方便地实现不同的融合显示效果;而且选择某种参数组合
    时,图像可以与渲染的参考图像或浮动图像灰色图像等同,方便医生了解两个图像值域之
    间的比对关系。

    附图说明

    图1为本发明基于Lab空间的图像融合方法流程示意图;

    图2为本发明基于Lab空间的图像融合方法中配准的流程示意图;

    图3为本发明基于Lab空间的图像融合方法中融合转换示意图;

    图4为本发明基于Lab空间的图像融合效果示意图。

    具体实施方式

    下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

    本实施例以CT图像为参考图像,PET图像为浮动图像进行配准融合,结合图1所示,
    基于Lab空间的图像融合方法包括如下步骤:

    步骤S101:输入参考图像和浮动图像,对参考图像和浮动图像进行配准。本发明可
    以对PET/CT、PET/MR与MR/MR模态组合的图像进行融合;当进行PET/CT,PET/MR融合时,CT或
    MR总被作为底图(参考图像),而PET作为顶图(浮动图像);当进行MR/MR融合时底图选择由
    用户指定,底图MR图像为参考图像,则另一幅MR图像为顶图(浮动图像)。在本实施例中在CT
    图像和PET图像进行配准之前,先对CT图像进行下采样使之与PET图像具有同样的尺寸,这
    是因为PET图像一般比较小,CT图像一般比较大,这样能节省配准所用时间。

    对参考图像和浮动图像进行配准时,具体配准用户可以根据需要进行自动配准
    (刚体配准和非刚体配准)和手动配准,如图2所示。如果需要进行非刚体配准,则必须先进
    行一次刚体(严格意义上是指基于仿射变换的)配准,非刚体配准可采用自由形变FFD方法;
    若需要对刚体配准的结果进行微调,则可以通过调整旋转、平移量进行手动配准。在本实施
    例中,PET和CT图像进行了基于梯度下降法的优化方法的刚体配准。为了加快配准速度,可
    以对作为参考图像的CT图像进行预采样,并仅对灰度值大于预设阈值的参考图像像素进行
    配准。

    步骤S102:对浮动图像PET按照配准旋转矩阵和平移向量进行重采样,保证重采样
    后两幅图像像素尺寸相同。

    步骤S103:根据用户输入的窗宽、窗位分别将参考图像和重采样后的浮动图像的
    灰度值变换至0-255,并对PET图像进行渲染。在本实施例中,根据用户输入的颜色查找表
    (Look Up Table,LUT)对重采样后的PET图像进行渲染。此外,作为算法的一种变化,可以判
    断PET图像中每个像素的灰度值是否位于用户指定的用于融合的灰度区间之外,如果是,则
    不进行融合仅显示底层CT图像上该点的像素。

    步骤S104:如图3所示,首先将参考图像CT图像RGB色彩空间的Grayct值转换为XYZ
    色彩空间的Yct值,将浮动图像PET图像RGB色彩空间(Rpet,Gpet,Bpet)转换为XYZ色彩空间
    (Xpet,Ypet,Zpet)。由公式(2)可知,亮度L仅和参考图像、浮动图像XYZ色彩空间的Y值有关,而
    且对于参考图像CT并不需要色彩参数a和b,因此对参考图像CT图像RGB色彩空间仅在G分量
    上进行转换。

    其中RGB到XYZ空间的转换公式为:


    接着,将参考图像CT图像XYZ色彩空间(Yct)和浮动图像PET图像XYZ色彩空间(Xpet,
    Ypet,Zpet)分别转换为Lab色彩空间(Lct)和(Lpet,apet,bpet);

    其中从XYZ空间至Lab空间的转换公式为:


    公式(2)中

    式(3)中,t为X,Y,Z的值。

    再接着将Lab空间里的亮度L、色彩a、色彩b三个分量通过进行融合,则得到融合的
    图像,该融合图像的Lab分量计算公式如下:


    式中w是亮度融合系数,c是色彩系数,二者均大于0小于1。

    再根据公式(1),(2)逆向依Lab色彩空间(Lfus,afus,bfus),XYZ色彩空间(Xfus,Yfus,
    Zfus)和RGB色彩空间(Rfus,Gfus,Bfus)的顺序进行转换(合成)。

    最后将渲染后的PET(步骤S103所得)和融合图像的体数据输出。如果需同时显示
    横断面则需要重建一份横断面的体数据。如果医生觉得需要对配准结果进行微调,可以手
    动修改平移向量(Translation Offset)和旋转角度(Rotation Angle),形成新的配准旋转
    矩阵后返回步骤S102对PET图像进行重采样,然后再次进行融合。因为PET重采样都是在原
    PET图像上进行的,所以多次的微调并不会因为插值造成图像锐度的下降。图4为本发明基
    于Lab空间的图像融合效果示意图。

    请继续参见图4,下面根据本发明的算法提供一个图像融合实例,参考图像为CT图
    像,该CT图像的宽度、高度、层数依次是512、512、487;浮动图像为PET图像,该PET图像宽度、
    高度、层数依次是128、128、487。对两个体数据进行了刚体配准和非刚体配准。CT图像的窗
    宽、窗位选择为280、40,如图4a所示;PET的窗宽、窗位选择17706、8853,对重采样后的PET数
    据用热铁配色方案进行渲染,如图4b所示。选择三种不同组合的亮度融合参数和色彩系数
    进行图像融合。图4c为亮度融合参数w=0.5,色彩系数c=1.0时的融合图像,图4d为亮度融
    合参数w=0.5,色彩系数c=0.5时的融合图像,图4e为亮度融合参数w=0.75,色彩系数c=
    1.0时的融合图像,图4f为亮度融合参数w=0.75,色彩系数c=0.5时的融合图像,图4g为亮
    度融合参数w=1.0,色彩系数c=1.0时的融合图像,图4h为亮度融合参数w=1.0,色彩系数
    c=0.5时的融合图像,图4i为亮度融合参数w=0.0,色彩系数c=0.0时的融合图像由上可
    见,采用本发明的图像融合方法,可以灵活调整配准过程和参数,从而方便地实现不同的融
    合显示效果。其中,图4d的选择较为合理,让医生清楚了解两个图像值域之间的关系;选择
    图4i的参数则使融合图像与CT图像相同,均为灰度图像。

    虽然本发明已以较佳实施例揭示如上,然其并非用以限定本发明,任何本领域技
    术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许的修改和完善,因此本发明的?;し?br />围当以权利要求书所界定的为准。

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