基于Lab空間的圖像融合方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于Lab空間的圖像融合方法，包括如下步驟：a)輸入?yún)⒖紙D像和浮動(dòng)圖像，對參考圖像和浮動(dòng)圖像進(jìn)行配準(zhǔn)；b)對浮動(dòng)圖像進(jìn)行重采樣，使得重采樣后浮動(dòng)圖像和參考圖像的圖像像素尺寸相同；c)根據(jù)設(shè)定的窗寬、窗位分別將參考圖像和重采樣后的浮動(dòng)圖像的灰度值變換至0-255，并對浮動(dòng)圖像進(jìn)行渲染；d)將參考圖像和浮動(dòng)圖像在Lab色彩空間進(jìn)行亮度和色彩的分解融合，最后將融合后的圖像變換到RGB色彩空間。本發(fā)明提供的基于Lab空間的圖像融合方法，通過對兩幅圖像配準(zhǔn)、重采樣和歸一化處理后，同時(shí)在Lab空間融合亮度和色彩，配準(zhǔn)過程和參數(shù)可以靈活設(shè)置，從而方便地實(shí)現(xiàn)不同的融合顯示效果。
【專利說明】基于Lab空間的圖像融合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種圖像融合方法，尤其涉及一種基于Lab空間的圖像融合方法。
【背景技術(shù)】
[0002]圖像融合在醫(yī)學(xué)圖像分析中具有重要意義，以PET和CT的圖像融合為例。PET(正電子發(fā)射斷層掃描)圖像能提供組織新陳代謝的細(xì)節(jié)，缺點(diǎn)是分辨率低，沒有清晰的解剖組織作為參照；而CT (計(jì)算機(jī)斷層掃描)能提高大量解剖信息。汲取二者的長處，將兩者融合后的圖像在評估腫瘤位置，治療前后變化等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。
[0003]與普通圖像融合的圖像分解加權(quán)融合技術(shù)不同，PET和CT的融合是在以CT解剖圖像為底圖的情況下，將PET的新陳代謝信息呈現(xiàn)上去。與RGB和CMYK色彩空間相比，Lab色彩空間模仿人類視覺而設(shè)計(jì)。它致力于感知均勻性，它的L分量密切匹配人類亮度感知，但是由于XYZ色彩空間是基于人類顏色視覺的直接測定，并充當(dāng)很多包括Lab色彩空間的其他色彩空間的定義基礎(chǔ)，很多公司并不是在Lab空間里進(jìn)行色彩分量融合的。如現(xiàn)有專利文獻(xiàn):Tom KIMPE et al，’IMAGE PROCESSING OF MEDICAL IMAGES，，United States PatentApplication Publication, Application number:US 2009/0136102A1,提供了一種在 Lab空間的圖像融合方法，但是僅進(jìn)行了亮度分量L的融合，融合圖像的色彩a，b分量沒有變化，無法滿足用戶靈活的參數(shù)選擇的要求，融合的效果不是很好。
[0004]此外，一般情況下PET圖像與CT圖像采集于不同時(shí)刻，會出現(xiàn)病人整體與機(jī)器的相對位移或病人內(nèi)部組織之間的位移(如心臟跳動(dòng)，隔膜升降)。這些位移可以用現(xiàn)有的剛體或非剛體配準(zhǔn)技術(shù)加以配準(zhǔn)校正。但有時(shí)比較耗時(shí)的非剛體配準(zhǔn)不是必須的，而現(xiàn)有大多數(shù)公司的PET和CT融合并沒有給用戶提供靈活的選擇。如現(xiàn)有專利文獻(xiàn)=Yang-MingZhu, et al, iPixel-Feature Hybrid Fusion for PET/CT Imagesj, United States PatentApplication Publication, Application number:US2012/0019548 Al,米用了 PET 和 CT 灰度值加權(quán)(權(quán)重被稱為透明因子，transparency)平均的方法計(jì)算融合圖像的灰度值。用戶可以指定某個(gè)SUV區(qū)間PET像素不參與融合，這樣只顯示這些像素位置的CT信息。該方案仍然沒有能夠充分在Lab空間融合亮度和色彩，不方便醫(yī)生了解兩個(gè)圖像值域之間的比對關(guān)系。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于Lab空間的圖像融合方法，能夠同時(shí)在Lab空間融合亮度和色彩，并可靈活設(shè)置參數(shù)組合，實(shí)現(xiàn)不同的融合顯示效果。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種基于Lab空間的圖像融合方法，包括如下步驟:a)輸入?yún)⒖紙D像和浮動(dòng)圖像，對所述參考圖像和浮動(dòng)圖像進(jìn)行配準(zhǔn)；b)對所述浮動(dòng)圖像進(jìn)行重采樣，使得重采樣后所述浮動(dòng)圖像和所述參考圖像的圖像像素尺寸相同；c)根據(jù)設(shè)定的窗寬、窗位分別將所述參考圖像和重采樣后的浮動(dòng)圖像的灰度值變換至0-255，并對重采樣后的浮動(dòng)圖像進(jìn)行渲染；d)將所述參考圖像和重采樣后的浮動(dòng)圖像在Lab色彩空間根據(jù)亮度和色彩參數(shù)進(jìn)行分解融合，最后將融合后的圖像變換到RGB色彩空間。
[0007]上述的基于Lab空間的圖像融合方法，其中，所述步驟a)中配準(zhǔn)前，對所述參考圖像進(jìn)行預(yù)采樣使其與所述浮動(dòng)圖像具有相同的圖像像素尺寸。
[0008]上述的基于Lab空間的圖像融合方法，其中，所述步驟a)中對所述參考圖像進(jìn)行預(yù)采樣后，僅對參考圖像中灰度值大于預(yù)設(shè)閾值的像素進(jìn)行配準(zhǔn)。
[0009]上述的基于Lab空間的圖像融合方法，其中，對所述步驟a)中的參考圖像和浮動(dòng)圖像通過調(diào)整旋轉(zhuǎn)平移量，進(jìn)行手動(dòng)配準(zhǔn)。
[0010]上述的基于Lab空間的圖像融合方法，其中，所述步驟a)中對所述參考圖像和浮動(dòng)圖像進(jìn)行剛體配準(zhǔn)。
[0011]上述的基于Lab空間的圖像融合方法，其中，所述步驟a)中對所述參考圖像和浮動(dòng)圖像進(jìn)行剛體配準(zhǔn)后，再進(jìn)行非剛體配準(zhǔn)。
[0012]上述的基于Lab空間的圖像融合方法，其中，所述步驟b)中按照配準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量對所述浮動(dòng)圖像進(jìn)行重采樣。
[0013]上述的基于Lab空間的圖像融合方法，其中，所述步驟c)中對所述浮動(dòng)圖像根據(jù)用戶輸入的顏色查找表進(jìn)行渲染。
[0014]上述的基于Lab空間的圖像融合方法，其中，渲染時(shí)如果所述浮動(dòng)圖像的像素點(diǎn)灰度值位于用戶指定的用于融合的灰度區(qū)間之外，則僅顯示所述參考圖像的像素點(diǎn)。
[0015]上述的基于Lab空間的圖像融合方法，其中，所述步驟d)包括:將所述參考圖像和浮動(dòng)圖像依次按照RGB色彩空間、XYZ色彩空間和Lab色彩空間的順序進(jìn)行分解，并對兩幅圖像Lab空間里的亮度L、色彩a、色彩b三個(gè)分量進(jìn)行融合，再逆向依次按照Lab色彩空間、XYZ色彩空間和RGB色彩空間的順序合成。
[0016]上述的基于Lab空間的圖像融合方法，其中，所述參考圖像為CT圖像或MR圖像，所述浮動(dòng)圖像為PET圖像。
[0017]上述的基于Lab空間的圖像融合方法，其中，所述參考圖像和浮動(dòng)圖像都為MR圖像。
[0018]本發(fā)明對比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果:本發(fā)明提供的基于Lab空間的圖像融合方法，通過對兩幅圖像配準(zhǔn)、重采樣和歸一化處理后，同時(shí)在Lab空間融合亮度和色彩，配準(zhǔn)過程和參數(shù)可以靈活設(shè)置，從而方便地實(shí)現(xiàn)不同的融合顯示效果；而且選擇某種參數(shù)組合時(shí)，圖像可以與渲染的參考圖像或浮動(dòng)圖像灰色圖像等同，方便醫(yī)生了解兩個(gè)圖像值域之間的比對關(guān)系。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明基于Lab空間的圖像融合方法流程示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明基于Lab空間的圖像融合方法中配準(zhǔn)的流程示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明基于Lab空間的圖像融合方法中融合轉(zhuǎn)換示意圖；
[0022]圖4為本發(fā)明基于Lab空間的圖像融合效果示意圖。
【具體實(shí)施方式】[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0024]本實(shí)施例以CT圖像為參考圖像，PET圖像為浮動(dòng)圖像進(jìn)行配準(zhǔn)融合，結(jié)合圖1所示，基于Lab空間的圖像融合方法包括如下步驟:
[0025]步驟SlOl:輸入?yún)⒖紙D像和浮動(dòng)圖像，對參考圖像和浮動(dòng)圖像進(jìn)行配準(zhǔn)。本發(fā)明可以對PET/CT、PET/MR與MR/MR模態(tài)組合的圖像進(jìn)行融合；當(dāng)進(jìn)行PET/CT，PET/MR融合時(shí)，CT或MR總被作為底圖(參考圖像)，而PET作為頂圖(浮動(dòng)圖像)；當(dāng)進(jìn)行MR/MR融合時(shí)底圖選擇由用戶指定，底圖MR圖像為參考圖像,則另一幅MR圖像為頂圖(浮動(dòng)圖像)。在本實(shí)施例中在CT圖像和PET圖像進(jìn)行配準(zhǔn)之前，先對CT圖像進(jìn)行下采樣使之與PET圖像具有同樣的尺寸，這是因?yàn)镻ET圖像一般比較小，CT圖像一般比較大，這樣能節(jié)省配準(zhǔn)所用時(shí)間。
[0026]對參考圖像和浮動(dòng)圖像進(jìn)行配準(zhǔn)時(shí)，具體配準(zhǔn)用戶可以根據(jù)需要進(jìn)行自動(dòng)配準(zhǔn)(剛體配準(zhǔn)和非剛體配準(zhǔn))和手動(dòng)配準(zhǔn)，如圖2所示。如果需要進(jìn)行非剛體配準(zhǔn)，則必須先進(jìn)行一次剛體(嚴(yán)格意義上是指基于仿射變換的)配準(zhǔn)，非剛體配準(zhǔn)可采用自由形變FFD方法；若需要對剛體配準(zhǔn)的結(jié)果進(jìn)行微調(diào)，則可以通過調(diào)整旋轉(zhuǎn)、平移量進(jìn)行手動(dòng)配準(zhǔn)。在本實(shí)施例中，PET和CT圖像進(jìn)行了基于梯度下降法的優(yōu)化方法的剛體配準(zhǔn)。為了加快配準(zhǔn)速度，可以對作為參考圖像的CT圖像進(jìn)行預(yù)采樣，并僅對灰度值大于預(yù)設(shè)閾值的參考圖像像素進(jìn)行配準(zhǔn)。
[0027]步驟S102:對浮動(dòng)圖像PET按照配準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量進(jìn)行重采樣，保證重采樣后兩幅圖像像素尺寸相同。
[0028]步驟S103:根據(jù)用戶輸入的窗寬、窗位分別將參考圖像和重采樣后的浮動(dòng)圖像的灰度值變換至0-255，并對PET圖像進(jìn)行渲染。在本實(shí)施例中，根據(jù)用戶輸入的顏色查找表(Look Up Table，LUT)對重采樣后的PET圖像進(jìn)行渲染。此外，作為算法的一種變化，可以判斷PET圖像中每個(gè)像素的 灰度值是否位于用戶指定的用于融合的灰度區(qū)間之外，如果是，則不進(jìn)行融合僅顯示底層CT圖像上該點(diǎn)的像素。
[0029]步驟S104:如圖3所示，首先將參考圖像CT圖像RGB色彩空間的Grayet值轉(zhuǎn)換為XYZ色彩空間的Yct值，將浮動(dòng)圖像PET圖像RGB色彩空間(Rprt，Gpet, Bpet)轉(zhuǎn)換為XYZ色彩空間(XPet，YPet，Zpet)。由公式(2)可知，亮度L僅和參考圖像、浮動(dòng)圖像XYZ色彩空間的Y值有關(guān)，而且對于參考圖像CT并不需要色彩參數(shù)a和b，因此對參考圖像CT圖像RGB色彩空間僅在G分量上進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
[0030]其中RGB到XYZ空間的轉(zhuǎn)換公式為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于Lab空間的圖像融合方法，其特征在于，包括如下步驟: a)輸入?yún)⒖紙D像和浮動(dòng)圖像，對所述參考圖像和浮動(dòng)圖像進(jìn)行配準(zhǔn)； b)對所述浮動(dòng)圖像進(jìn)行重采樣，使得重采樣后所述浮動(dòng)圖像和所述參考圖像的圖像像素尺寸相同； c)根據(jù)設(shè)定的窗寬、窗位分別將所述參考圖像和重采樣后的浮動(dòng)圖像的灰度值變換至0-255，并對重采樣后的浮動(dòng)圖像進(jìn)行渲染； d)將所述參考圖像和重采樣后的浮動(dòng)圖像在Lab色彩空間根據(jù)亮度和色彩參數(shù)進(jìn)行分解融合，最后將融合后的圖像變換到RGB色彩空間。
2.如權(quán)利要求1所述的基于Lab空間的圖像融合方法，其特征在于，所述步驟a)中配準(zhǔn)前，對所述參考圖像進(jìn)行預(yù)采樣使其與所述浮動(dòng)圖像具有相同的圖像像素尺寸。
3.如權(quán)利要求2所述的基于Lab空間的圖像融合方法，其特征在于，所述步驟a)中對所述參考圖像進(jìn)行預(yù)采樣后，僅對參考圖像中灰度值大于預(yù)設(shè)閾值的像素進(jìn)行配準(zhǔn)。
4.如權(quán)利要求1所述的基于Lab空間的圖像融合方法，其特征在于，對所述步驟a)中的參考圖像和浮動(dòng)圖像通過調(diào)整旋轉(zhuǎn)平移量，進(jìn)行手動(dòng)配準(zhǔn)。
5.如權(quán)利要求1所述的基于Lab空間的圖像融合方法，其特征在于，所述步驟a)中對所述參考圖像和浮動(dòng)圖像進(jìn)行剛體配準(zhǔn)。
6.如權(quán)利要求5所述的基于Lab空間的圖像融合方法，其特征在于，所述步驟a)中對所述參考圖像和浮動(dòng)圖像進(jìn)行剛體配準(zhǔn)后，再進(jìn)行非剛體配準(zhǔn)。
7.如權(quán)利要求1所述的基于Lab空間的圖像融合方法，其特征在于，所述步驟b)中按照配準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量對所述浮動(dòng)圖像進(jìn)行重采樣。
8.如權(quán)利要求1所述的基于Lab空間的圖像融合方法，其特征在于，所述步驟c)中對所述浮動(dòng)圖像根據(jù)用戶輸入的顏色查找表進(jìn)行渲染。
9.如權(quán)利要求8所述的基于Lab空間的圖像融合方法，其特征在于，渲染時(shí)如果所述浮動(dòng)圖像的像素點(diǎn)灰度值位于用戶指定的用于融合的灰度區(qū)間之外，則僅顯示所述參考圖像的像素點(diǎn)。
10.如權(quán)利要求1所述的基于Lab空間的圖像融合方法，其特征在于，所述步驟d)包括:將所述參考圖像和浮動(dòng)圖像依次按照RGB色彩空間、XYZ色彩空間和Lab色彩空間的順序進(jìn)行分解，并對兩幅圖像Lab空間里的亮度L、色彩a、色彩b三個(gè)分量進(jìn)行融合，再逆向依次按照Lab色彩空間、XYZ色彩空間和RGB色彩空間的順序合成。
11.如權(quán)利要求1?10任一項(xiàng)所述的基于Lab空間的圖像融合方法，其特征在于，所述參考圖像為CT圖像或MR圖像，所述浮動(dòng)圖像為PET圖像。
12.如權(quán)利要求1?10任一項(xiàng)所述的基于Lab空間的圖像融合方法，其特征在于，所述參考圖像和浮動(dòng)圖像都為MR圖像。
【文檔編號】G06T5/50GK103679669SQ201210353107
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月20日
【發(fā)明者】曹春生, 其他發(fā)明人請求不公開姓名 申請人:上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司