一種圖像配準(zhǔn)的驗(yàn)證方法及系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種對(duì)剛體圖像配準(zhǔn)算法進(jìn)行驗(yàn)證的方法，所述方法包括：獲取利用被驗(yàn)證的剛體圖像配準(zhǔn)算法對(duì)一個(gè)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行剛體圖像配準(zhǔn)所得到的第一轉(zhuǎn)換矩陣；獲取精標(biāo)準(zhǔn)所定義的對(duì)于該圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行剛體圖像配準(zhǔn)的第二轉(zhuǎn)換矩陣；計(jì)算所獲取的所述第一轉(zhuǎn)換矩陣和所述第二轉(zhuǎn)換矩陣中各個(gè)分量的差值；根據(jù)所述第一轉(zhuǎn)換矩陣和所述第二轉(zhuǎn)換矩陣中各個(gè)分量的差值計(jì)算得到單一的驗(yàn)證指標(biāo)，該單一的驗(yàn)證指標(biāo)表征該被驗(yàn)證的剛體圖像配準(zhǔn)算法的配準(zhǔn)精度。本發(fā)明還提出了一種相應(yīng)的驗(yàn)證系統(tǒng)。采用本發(fā)明方法和系統(tǒng)所得到的驗(yàn)證指標(biāo)能夠直觀的反映剛體圖像配準(zhǔn)的精度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種圖像配準(zhǔn)的驗(yàn)證方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及醫(yī)學(xué)圖像處理中的一種圖像配準(zhǔn)(Image Registration)的驗(yàn)證方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)是指，針對(duì)來(lái)自諸如磁共振成像(MRI)、計(jì)算機(jī)X射線斷層(CT)等不同形式的探測(cè)器的醫(yī)學(xué)圖像，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)為一幅醫(yī)學(xué)圖像尋求一種或者一系列的空間變換，使它與另一幅醫(yī)學(xué)圖像上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)達(dá)到空間上的一致，進(jìn)而能夠?qū)?lái)自不同形式探測(cè)器的醫(yī)學(xué)圖像相結(jié)合，在同一幅圖像上同時(shí)表達(dá)人體的多方面信息，從而從醫(yī)學(xué)影像上反應(yīng)人體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài)，更加直接提供人體解剖和生理病理信息。
[0003]其中，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)可分為兩類(lèi)，剛體(rigid body)圖像配準(zhǔn)和非剛體圖像配準(zhǔn)。此外，還需要對(duì)圖像配準(zhǔn)所基于的圖像配準(zhǔn)算法進(jìn)行量化驗(yàn)證(quantitativevalidation),以確定圖像配準(zhǔn)算法所能實(shí)現(xiàn)的配準(zhǔn)精度。
[0004]現(xiàn)有的對(duì)于剛體圖像配準(zhǔn)中的圖像配準(zhǔn)算法的量化驗(yàn)證有如下兩種:
[0005]一、比較基于圖像配準(zhǔn)算法的兩幅圖像之間的轉(zhuǎn)換矩陣(transformationmatrix)和來(lái)自精標(biāo)準(zhǔn)(groundtruth)的這兩幅圖像之間的轉(zhuǎn)換矩陣，得到這兩個(gè)轉(zhuǎn)換矩陣之間的差值(也稱為誤差測(cè)量值)；
[0006]二、計(jì)算參考圖像(reference image)和活動(dòng)圖像(moving image)中在預(yù)先選取的標(biāo)記(landmark)上的目標(biāo)配準(zhǔn)誤差(TRE, Target Registration Error)。
[0007]在上述第一種方法中，基于某一圖像配準(zhǔn)算法得到的轉(zhuǎn)換矩陣為利用該圖像配準(zhǔn)算法對(duì)這兩幅圖像進(jìn)行圖像配準(zhǔn)后得到的轉(zhuǎn)換矩陣；所謂精標(biāo)準(zhǔn)為預(yù)先定義的圖像配準(zhǔn)的精確數(shù)據(jù)，其中包括能夠?qū)崿F(xiàn)兩幅圖像之間精確的圖像配準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換矩陣等數(shù)據(jù)；所謂來(lái)自精標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換矩陣是指精標(biāo)準(zhǔn)所定義的對(duì)于這兩幅圖像進(jìn)行剛體圖像配準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換矩陣。因此，通過(guò)基于某一圖像配準(zhǔn)算法的轉(zhuǎn)換矩陣與來(lái)自精標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換矩陣之間的差值，可以確定該圖像配準(zhǔn)算法所實(shí)現(xiàn)的配準(zhǔn)的精度。這里，精標(biāo)準(zhǔn)為本領(lǐng)域公知的概念，其可通過(guò)人工手動(dòng)配置等方式實(shí)現(xiàn)，關(guān)于具體如何獲得精標(biāo)準(zhǔn)的方法本文不做描述。
[0008]在上述第一種方法中，所得到的驗(yàn)證指標(biāo)有多個(gè)。假定轉(zhuǎn)換矩陣包括三個(gè)平動(dòng)分量(transIationcomponent)和三個(gè)旋轉(zhuǎn)分量(rotation component),那么計(jì)算得到的轉(zhuǎn)換矩陣之間的差值就包括三個(gè)平動(dòng)分量的差值和三個(gè)旋轉(zhuǎn)分量的差值，共六個(gè)差值，即得到六個(gè)驗(yàn)證指標(biāo)。而由于這六個(gè)差值很可能體現(xiàn)出不同的差異趨勢(shì)，比如:某一平動(dòng)分量的差值為正向的，而另一平動(dòng)分量的差值為負(fù)向的，則這六個(gè)差值不能直接反映出兩個(gè)轉(zhuǎn)換矩陣之間差值的幾何意義。也就是說(shuō)，根據(jù)現(xiàn)有的這種計(jì)算轉(zhuǎn)換矩陣差值的量化驗(yàn)證方法所得到的驗(yàn)證指標(biāo)不能直觀反映圖像配準(zhǔn)算法的配準(zhǔn)精度。進(jìn)一步的，在同時(shí)驗(yàn)證多個(gè)圖像配準(zhǔn)算法時(shí)，采用此種量化驗(yàn)證方法得到的驗(yàn)證指標(biāo)無(wú)法直接用來(lái)比較這些圖像配準(zhǔn)算法的配準(zhǔn)精度。
[0009]在上述第二種方法中，所選取的標(biāo)記在圖像中的位置對(duì)TRE的計(jì)算值影響較大，比如:如果所選取的標(biāo)記的位置離旋轉(zhuǎn)中心較遠(yuǎn)，則計(jì)算出的TRE的值將較大，所以需要謹(jǐn)慎的選擇標(biāo)記的位置。此外，還需要人工手動(dòng)的對(duì)標(biāo)記填加高準(zhǔn)確的注釋。因此，此種方法需要耗費(fèi)很多人力和時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種圖像配準(zhǔn)的驗(yàn)證方法和系統(tǒng)，其所得到的驗(yàn)證指標(biāo)能夠直觀的反映剛體圖像配準(zhǔn)的精度，且易于實(shí)現(xiàn)，不必耗費(fèi)較多的人力和時(shí)間。
[0011]本發(fā)明提出一種對(duì)剛體圖像配準(zhǔn)算法進(jìn)行驗(yàn)證的方法，該方法可以包括:獲取利用被驗(yàn)證的剛體圖像配準(zhǔn)算法對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行剛體圖像配準(zhǔn)所得到的第一轉(zhuǎn)換矩陣；獲取精標(biāo)準(zhǔn)所定義的對(duì)于該圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行剛體圖像配準(zhǔn)的第二轉(zhuǎn)換矩陣；計(jì)算所獲取的所述第一轉(zhuǎn)換矩陣和所述第二轉(zhuǎn)換矩陣中各個(gè)分量的差值；根據(jù)所述第一轉(zhuǎn)換矩陣和所述第二轉(zhuǎn)換矩陣中各個(gè)分量的差值計(jì)算得到單一的驗(yàn)證指標(biāo)，該單一的驗(yàn)證指標(biāo)能夠表征該被驗(yàn)證的剛體圖像配準(zhǔn)算法的配準(zhǔn)精度。采用此種方法所得到的驗(yàn)證指標(biāo)能夠直觀反映圖像配準(zhǔn)算法的配準(zhǔn)精度。
[0012]本發(fā)明還提出了一種對(duì)剛體圖像配準(zhǔn)算法進(jìn)行驗(yàn)證的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:該系統(tǒng)包括:驗(yàn)證數(shù)據(jù)模塊和量化驗(yàn)證模塊所述驗(yàn)證數(shù)據(jù)模塊用于，獲取利用被驗(yàn)證的剛體圖像配準(zhǔn)算法對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行剛體圖像配準(zhǔn)所得到的第一轉(zhuǎn)換矩陣和精標(biāo)準(zhǔn)所定義的對(duì)于該圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行剛體圖像配準(zhǔn)的第二轉(zhuǎn)換矩陣；所述量化驗(yàn)證模塊用于，計(jì)算所述第一轉(zhuǎn)換矩陣和所述第二轉(zhuǎn)換矩陣中各個(gè)分量的差值，根據(jù)所述第一轉(zhuǎn)換矩陣和所述第二轉(zhuǎn)換矩陣中各個(gè)分量的差值計(jì)算得到單一的驗(yàn)證指標(biāo)，該單一的驗(yàn)證指標(biāo)表征所述被驗(yàn)證的剛體圖像配準(zhǔn)算法的配準(zhǔn)精度。采用此種系統(tǒng)所得到的驗(yàn)證指標(biāo)能夠直觀反映圖像配準(zhǔn)算法的配準(zhǔn)精度。
[0013]采用本發(fā)明實(shí)施例所提供的方法及系統(tǒng)，能夠得到直觀反映剛體圖像配準(zhǔn)精度的單一驗(yàn)證指標(biāo)，且易于實(shí)現(xiàn)，并且能夠避免人為干預(yù)對(duì)驗(yàn)證結(jié)果的影響。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]下面將通過(guò)參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更清楚本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中:
[0015]圖1為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的方法流程圖；及，
[0016]圖2為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下文將以明確易懂的方式通過(guò)對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明并結(jié)合附圖來(lái)對(duì)本發(fā)明上述特性、技術(shù)特征、優(yōu)點(diǎn)及其實(shí)現(xiàn)方式予以進(jìn)一步說(shuō)明。
[0018]本發(fā)明提出了一種圖像配準(zhǔn)的驗(yàn)證方法，該方法用于對(duì)剛體圖像配準(zhǔn)算法進(jìn)行量化驗(yàn)證。如圖1所示，該方法包括如下步驟:
[0019]步驟101:針對(duì)一個(gè)圖像數(shù)據(jù)，獲取利用被驗(yàn)證的圖像配準(zhǔn)算法對(duì)該圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像配準(zhǔn)所得到的轉(zhuǎn)換矩陣和來(lái)自精標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換矩陣。
[0020]這里，一個(gè)圖像數(shù)據(jù)代表被用來(lái)進(jìn)行一次圖像配準(zhǔn)的一組圖像，比如:兩幅或兩幅以上進(jìn)行圖像配準(zhǔn)的圖像。所述來(lái)自精標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換矩陣是指精標(biāo)準(zhǔn)所定義的對(duì)于該圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行剛體圖像配準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換矩陣。
[0021]步驟102:計(jì)算步驟101獲取的兩個(gè)轉(zhuǎn)換矩陣中各個(gè)分量的差值。
[0022]具體的，每一轉(zhuǎn)換矩陣包括若干旋轉(zhuǎn)分量和若干平動(dòng)分量，本步驟計(jì)算得到的兩個(gè)轉(zhuǎn)換矩陣中各個(gè)分量的差值包括這些旋轉(zhuǎn)分量的差值和這些平動(dòng)分量的差值。
[0023]步驟103:對(duì)步驟102計(jì)算得到的各個(gè)分量的差值做進(jìn)一步計(jì)算得到單一的驗(yàn)證指標(biāo)，該單一的驗(yàn)證指標(biāo)可直觀反映該被驗(yàn)證的圖像配準(zhǔn)算法的配準(zhǔn)精度。
[0024]針對(duì)每一個(gè)圖像數(shù)據(jù)，都可執(zhí)行圖1所示流程來(lái)得到一個(gè)單一的驗(yàn)證指標(biāo)。
[0025]進(jìn)一步的，可以對(duì)多個(gè)圖像配準(zhǔn)算法進(jìn)行量化驗(yàn)證，針對(duì)每一圖像配準(zhǔn)算法都可執(zhí)行以上步驟IOf 103以得到單一的驗(yàn)證指標(biāo)，還可進(jìn)一步比較這些圖像配準(zhǔn)算法的單一的驗(yàn)證指標(biāo)以直接對(duì)這些圖像配準(zhǔn)算法的配準(zhǔn)精度進(jìn)行比較。
[0026]上述步驟103中，計(jì)算得到單一的驗(yàn)證指標(biāo)的方法可以包括:計(jì)算轉(zhuǎn)換矩陣中若干平動(dòng)分量的差值的向量的模得到平動(dòng)分量的單一差值，記為dT ;計(jì)算轉(zhuǎn)換矩陣中若干旋轉(zhuǎn)分量的差值的歐氏距離(Euclideandistance)或黎曼距離(Riemannian distance)得到旋轉(zhuǎn)分量的單一差值dK ;再根據(jù)dT和dK計(jì)算得到單一的驗(yàn)證指標(biāo)，記為d。
[0027]具體的，可以將屯和士相加得到d，即，d=dT+dRO進(jìn)一步的，可以根據(jù)圖像配準(zhǔn)算法的不同應(yīng)用，給dK乘以特定的正向加權(quán)系數(shù)，比如，d=dT+a ^dli，其中，a為正向加權(quán)系數(shù)。
[0028]具體的，利用被驗(yàn)證的圖像配準(zhǔn)算法進(jìn)行圖像配準(zhǔn)所得到的轉(zhuǎn)換矩陣可被表示
^M1 = 1 1，其中，R1為nXn旋轉(zhuǎn)矩陣,其包括至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)分量，h為nXl平動(dòng)
向量，其包括至少一個(gè)平動(dòng)分量，0為IXn的零向量；來(lái)自精標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換矩陣可被表示為
M2 = 2 2，其中，R2為nXn的旋轉(zhuǎn)矩陣,其包括至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)分量，t2為nX I的平動(dòng)
向量，其包括至少一個(gè)平動(dòng)分量，0為IXn的零向量；n為整數(shù),且nI。
[0029]以下以對(duì)三維圖像進(jìn)行配準(zhǔn)的剛體圖像配準(zhǔn)算法為例，對(duì)上述步驟103的計(jì)算方法加以具體說(shuō)明。在本例子中，轉(zhuǎn)換矩陣包括三個(gè)旋轉(zhuǎn)分量和三個(gè)平動(dòng)分量，即n=3，利用
圖像配準(zhǔn)算法進(jìn)行圖像配準(zhǔn)所得到的轉(zhuǎn)換矩陣被表示為M1 二 1 1，其中，&為3X3的
旋轉(zhuǎn)矩陣，其包括三個(gè)旋轉(zhuǎn)分量，為3X1的平動(dòng)向量，其包括三個(gè)平動(dòng)分量，0為1X3的零向量，利用M1可以將參考圖像中的一點(diǎn)映射到活動(dòng)圖像中；來(lái)自精標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換矩陣被表
示為M2 = 2，其中，R2為3X3的旋轉(zhuǎn)矩陣，&為3X1的平動(dòng)向量，0為1X3的零向
量，M2表示出了參考圖像中的一點(diǎn)與活動(dòng)圖像中對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的精確映射關(guān)系。利用以上兩個(gè)轉(zhuǎn)換矩陣計(jì)算單一驗(yàn)證指標(biāo)的具體方法如下:
[0030]I)計(jì)算轉(zhuǎn)換矩陣M1和M2中兩個(gè)平動(dòng)向量&和t2之差的向量的模，記為(ItU1, t2) = | Itft2 Il。
[0031]2)計(jì)算轉(zhuǎn)換矩陣M1和M2中兩個(gè)旋轉(zhuǎn)矩陣R1和R2之間的歐氏距離或黎曼距離，記為 dE (R1, R2)。[0032]其中，計(jì)算歐氏距離的公式為CIk(I^R2)=II R1-R2I If，計(jì)算黎曼距離的公式為4(R1，R2) =。這里，Il ? Il F 表示弗羅賓尼斯范數(shù)(Frobenius norm),Rr為R1的轉(zhuǎn)置矩陣。
[0033]由以上計(jì)算歐氏距離和黎曼距離的公式可以看出，RjPR2之間的歐氏距離相當(dāng)于2 A sin竺，而RJPR2之間的黎曼距離相當(dāng)于I 9，其中，= arccosl trace^ & ) —1 ]。
2I 2 J
[0034]3)根據(jù)以上計(jì)算得到的屯匕32) (Ie(R1iR2)計(jì)算得到一個(gè)綜合的驗(yàn)證指標(biāo)，記為(I(MdM2) =CItU1, t2) +a ^cIe(R1jR2)0其中，a為正向加權(quán)系數(shù)，根據(jù)圖像配準(zhǔn)算法的不同應(yīng)用場(chǎng)景，其可以有不同的取值，比如，可以設(shè)定a的取值，使得(Mt1J2)和a 4(?, R2)的值相近。
[0035]當(dāng)使用上述驗(yàn)證方法對(duì)對(duì)二維圖像進(jìn)行配準(zhǔn)的剛體圖像配準(zhǔn)算法進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，SPn為2時(shí)，計(jì)算驗(yàn)證指標(biāo)Cl(MpM2)的方法跟前述相同，這里不再贅述。
[0036]基于上述驗(yàn)證方法，本發(fā)明還提出了一種圖像配準(zhǔn)的驗(yàn)證系統(tǒng)。如圖2所示，該系統(tǒng)包括:驗(yàn)證數(shù)據(jù)模塊201和量化驗(yàn)證模塊202。其中，驗(yàn)證數(shù)據(jù)模塊201用于獲取驗(yàn)證所需的對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行剛體圖像配準(zhǔn)得到的第一轉(zhuǎn)換矩陣和第二轉(zhuǎn)換矩陣，至少包括:利用圖像配準(zhǔn)算法對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像配準(zhǔn)所得到的第一轉(zhuǎn)換矩陣和來(lái)自精標(biāo)準(zhǔn)的針對(duì)該圖像數(shù)據(jù)的第二轉(zhuǎn)換矩陣；量化驗(yàn)證模塊202用于從驗(yàn)證數(shù)據(jù)模塊201讀取驗(yàn)證所需的數(shù)據(jù)并計(jì)算得到驗(yàn)證指標(biāo)，其中，針對(duì)某一個(gè)圖像數(shù)據(jù)，量化驗(yàn)證模塊202可按前面所述的任一種驗(yàn)證方法計(jì)算得到一個(gè)單一的驗(yàn)證指標(biāo)。該系統(tǒng)還可進(jìn)一步包括驗(yàn)證報(bào)告產(chǎn)生模塊203，此驗(yàn)證報(bào)告產(chǎn)生模塊203用于生成對(duì)于圖像配準(zhǔn)算法的驗(yàn)證報(bào)告，該驗(yàn)證報(bào)告中至少包括量化驗(yàn)證模塊202所得到的各個(gè)單一的驗(yàn)證指標(biāo)。這里，驗(yàn)證報(bào)告產(chǎn)生模塊203所產(chǎn)生的每一驗(yàn)證報(bào)告可以包括:針對(duì)一個(gè)或多個(gè)圖像數(shù)據(jù)得到的驗(yàn)證指標(biāo)；此外，針對(duì)一個(gè)圖像數(shù)據(jù)的驗(yàn)證指標(biāo)可以包括針對(duì)一個(gè)或多個(gè)剛體圖像配準(zhǔn)算法的驗(yàn)證指標(biāo)，驗(yàn)證報(bào)告還可進(jìn)一步包括對(duì)于多個(gè)剛體圖像配準(zhǔn)算法的`驗(yàn)證指標(biāo)的比較結(jié)果。
[0037]在本發(fā)明一實(shí)施例中，驗(yàn)證數(shù)據(jù)模塊201用于獲取被驗(yàn)證的多個(gè)剛體圖像配準(zhǔn)算法對(duì)該圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行剛體圖像配準(zhǔn)所得到的多個(gè)第一轉(zhuǎn)換矩陣，其中，每一剛體圖像配準(zhǔn)算法對(duì)應(yīng)一個(gè)第一轉(zhuǎn)換矩陣；量化驗(yàn)證模塊202從驗(yàn)證數(shù)據(jù)模塊201讀取所述多個(gè)第一轉(zhuǎn)換矩陣和所述第二轉(zhuǎn)換矩陣，并計(jì)算得到對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)第一轉(zhuǎn)換矩陣的多個(gè)驗(yàn)證指標(biāo)；其中，針對(duì)每一第一轉(zhuǎn)換矩陣，計(jì)算該第一轉(zhuǎn)換矩陣和所述第二轉(zhuǎn)換矩陣中各個(gè)分量的差值并根據(jù)該第一轉(zhuǎn)換矩陣和所述第二轉(zhuǎn)換矩陣中各個(gè)分量的差值計(jì)算得到單一的驗(yàn)證指標(biāo)，該單一的驗(yàn)證指標(biāo)直接表征該第一轉(zhuǎn)換矩陣所對(duì)應(yīng)的剛體圖像配準(zhǔn)算法的配準(zhǔn)精度；量化驗(yàn)證模塊202進(jìn)一步比較所述多個(gè)驗(yàn)證指標(biāo)，以比較所述多個(gè)剛體圖像配準(zhǔn)算法的配準(zhǔn)精度。在此實(shí)施例基礎(chǔ)之上，該系統(tǒng)可進(jìn)一步包括驗(yàn)證報(bào)告產(chǎn)生模塊203，其所生成的所述驗(yàn)證報(bào)告可包括所述多個(gè)驗(yàn)證指標(biāo)的比較結(jié)果。
[0038]在本發(fā)明一實(shí)施例中，驗(yàn)證數(shù)據(jù)模塊201可進(jìn)一步包括:驗(yàn)證數(shù)據(jù)庫(kù)模塊2011、剛體圖像配準(zhǔn)算法模塊2012和精標(biāo)準(zhǔn)定義模塊2013。其中，驗(yàn)證數(shù)據(jù)庫(kù)模塊(2011)用于存儲(chǔ)用于剛體圖像配準(zhǔn)的一個(gè)或多個(gè)圖像數(shù)據(jù)；剛體圖像配準(zhǔn)算法模塊2012用于從驗(yàn)證數(shù)據(jù)庫(kù)模塊2011中選擇圖像數(shù)據(jù)，在所選的圖像數(shù)據(jù)上運(yùn)行被驗(yàn)證的剛體圖像配準(zhǔn)算法得到選擇的圖像數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的第一轉(zhuǎn)換矩陣，并在驗(yàn)證數(shù)據(jù)庫(kù)模塊2011中以對(duì)應(yīng)于所述選擇的圖像數(shù)據(jù)的方式保存第一轉(zhuǎn)換矩陣。精標(biāo)準(zhǔn)定義模塊2013用于從驗(yàn)證數(shù)據(jù)庫(kù)模塊2011選擇一個(gè)圖像數(shù)據(jù)，并定義針對(duì)所選的圖像數(shù)據(jù)完全對(duì)齊的參考圖像和活動(dòng)圖像的轉(zhuǎn)換矩陣(即，來(lái)自精標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換矩陣)。精標(biāo)準(zhǔn)定義模塊2013中的轉(zhuǎn)換矩陣通常是由專(zhuān)家配準(zhǔn)圖像并借助軟件獲得的。
[0039]采用本發(fā)明方法和系統(tǒng)，能夠使用單一驗(yàn)證指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)剛體圖像配準(zhǔn)算法的精度，即剛體圖像配準(zhǔn)技術(shù)的性能，這樣就能解決現(xiàn)有技術(shù)出現(xiàn)的問(wèn)題，并帶來(lái)如下技術(shù)效果:一、針對(duì)每一驗(yàn)證圖像數(shù)據(jù)(即一個(gè)圖像數(shù)據(jù)和一個(gè)剛體圖像配準(zhǔn)算法)，只得到一個(gè)誤差測(cè)量值，這可避免由多個(gè)平動(dòng)分量和多個(gè)旋轉(zhuǎn)分量之間不同的差異趨勢(shì)而引發(fā)的混淆；二、本發(fā)明根據(jù)利用圖像配準(zhǔn)算法得到的轉(zhuǎn)換矩陣和精標(biāo)準(zhǔn)定義的轉(zhuǎn)換矩陣就可實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證，而無(wú)需在圖像中謹(jǐn)慎選定標(biāo)記并進(jìn)行復(fù)雜的手動(dòng)注釋?zhuān)c基于目標(biāo)配準(zhǔn)誤差的現(xiàn)有驗(yàn)證方法相比，可減少很多驗(yàn)證中的工作量，并顯著降低驗(yàn)證中用戶的人為干預(yù)對(duì)驗(yàn)證結(jié)果的影響；三、本發(fā)明可以減少剛體圖像配準(zhǔn)的量化驗(yàn)證的復(fù)雜度并提高其效率。
[0040]本發(fā)明還提供了一種機(jī)器可讀的存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)用于使一機(jī)器執(zhí)行如本文所述的圖像配準(zhǔn)的驗(yàn)證方法的指令。具體地，可以提供配有存儲(chǔ)介質(zhì)的系統(tǒng)或者裝置，在該存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)著實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例中任一實(shí)施例的功能的軟件程序代碼，且使該系統(tǒng)或者裝置的計(jì)算機(jī)(或CPU或MPU)讀出并執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)中的程序代碼。
[0041]在這種情況下，從存儲(chǔ)介質(zhì)讀取的程序代碼本身可實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例中任何一項(xiàng)實(shí)施例的功能，因此程序代碼和存儲(chǔ)程序代碼的存儲(chǔ)介質(zhì)構(gòu)成了本發(fā)明的一部分。
[0042]用于提供程序代碼的存儲(chǔ)介質(zhì)實(shí)施例包括軟盤(pán)、硬盤(pán)、磁光盤(pán)、光盤(pán)(如⑶-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁帶、非易失性存儲(chǔ)卡和 ROM?？蛇x擇地，可以由通信網(wǎng)絡(luò)從服務(wù)器計(jì)算機(jī)上下載程序代碼。
[0043]此外，應(yīng)該清楚的是，不僅可以通過(guò)執(zhí)行計(jì)算機(jī)所讀出的程序代碼，而且可以通過(guò)基于程序代碼的指令使計(jì)算機(jī)上操作的操作系統(tǒng)等來(lái)完成部分或者全部的實(shí)際操作，從而實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例中任意一項(xiàng)實(shí)施例的功能。
[0044]此外，可以理解的是，將由存儲(chǔ)介質(zhì)讀出的程序代碼寫(xiě)到插入計(jì)算機(jī)內(nèi)的擴(kuò)展板中所設(shè)置的存儲(chǔ)器中或者寫(xiě)到與計(jì)算機(jī)相連接的擴(kuò)展單元中設(shè)置的存儲(chǔ)器中，隨后基于程序代碼的指令使安裝在擴(kuò)展板或者擴(kuò)展單元上的CPU等來(lái)執(zhí)行部分和全部實(shí)際操作，從而實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例中任一實(shí)施例的功能。
[0045]上文通過(guò)附圖和優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)展示和說(shuō)明，然而本發(fā)明不限于這些已揭示的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員從中推導(dǎo)出來(lái)的其它方案也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種對(duì)剛體圖像配準(zhǔn)算法進(jìn)行驗(yàn)證的方法，其特征在于，該方法包括: 獲取利用被驗(yàn)證的剛體圖像配準(zhǔn)算法對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行剛體圖像配準(zhǔn)得到的第一轉(zhuǎn)換矩陣(101)； 獲取精標(biāo)準(zhǔn)所定義的對(duì)于該圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行剛體圖像配準(zhǔn)的第二轉(zhuǎn)換矩陣(101)； 計(jì)算獲取的所述第一轉(zhuǎn)換矩陣和所述第二轉(zhuǎn)換矩陣中各個(gè)分量的差值(102)； 根據(jù)所述第一轉(zhuǎn)換矩陣和所述第二轉(zhuǎn)換矩陣中各個(gè)分量的差值計(jì)算得到單一的驗(yàn)證指標(biāo)，該單一的驗(yàn)證指標(biāo)表征所述被驗(yàn)證的剛體圖像配準(zhǔn)算法的配準(zhǔn)精度(103)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法用于對(duì)多個(gè)剛體圖像配準(zhǔn)算法進(jìn)行驗(yàn)證，其中，針對(duì)每一個(gè)剛體圖像配準(zhǔn)算法得到一個(gè)單一的驗(yàn)證指標(biāo)；該方法進(jìn)一步包括: 比較得到的所述多個(gè)驗(yàn)證指標(biāo)，以比較所述多個(gè)剛體圖像配準(zhǔn)算法的配準(zhǔn)精度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一轉(zhuǎn)換矩陣和第二轉(zhuǎn)換矩陣都包括至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)分量和至少一個(gè)平動(dòng)分量，所述第一轉(zhuǎn)換矩陣和所述第二轉(zhuǎn)換矩陣中各個(gè)分量的差值包括:所述至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)分量的差值和所述至少一個(gè)平動(dòng)分量的差值； 所述根據(jù)所述第一轉(zhuǎn)換矩陣和所述第二轉(zhuǎn)換矩陣中各個(gè)分量的差值計(jì)算得到單一的驗(yàn)證指標(biāo)，包括: 計(jì)算所述第一轉(zhuǎn)換矩陣和所述第二轉(zhuǎn)換矩陣中所述至少一個(gè)平動(dòng)分量的差值的向量的模，以得到平動(dòng)分量 的單一差值dT ； 計(jì)算所述第一轉(zhuǎn)換矩陣和所述第二轉(zhuǎn)換矩陣中所述至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)分量的差值的歐氏距離或黎曼距離，以得到旋轉(zhuǎn)分量的單一差值dK ； 根據(jù)dT和dK計(jì)算得到所述單一的驗(yàn)證指標(biāo)d。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，根據(jù)dT和dK，按以下公式(I)計(jì)算得到驗(yàn)證指標(biāo)d ；
d=dT+ a ? dE (I) 其中，a為正向加權(quán)系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，a的取值是根據(jù)所述剛體圖像配準(zhǔn)算法的應(yīng)用場(chǎng)景確定的。


廣R t、
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述第一轉(zhuǎn)換矩陣表示為M1=1 1，其中，




V yR1為nXn旋轉(zhuǎn)矩陣,其包括所述第一轉(zhuǎn)換矩陣中的所述至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)分量SnXl平動(dòng)向量，其包括所述第一轉(zhuǎn)換矩陣中的所述至少一個(gè)平動(dòng)分量，0為IXn的零向量；所述第二轉(zhuǎn)換矩陣被表示為M2 = T2 j，其中，R2為nXn的旋轉(zhuǎn)矩陣，其包括所述第二轉(zhuǎn)換矩陣中的所述至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)分量，t2 SnX I的平動(dòng)向量，其包括所述第二轉(zhuǎn)換矩陣中的所述至少一個(gè)平動(dòng)分量，0為IXn的零向量；其中n=2或3; 按以下公式(2)計(jì)算得到dT;
(!“t” t2) = | I t「t2 Il (2) 按以下公式(3)計(jì)算所述歐氏距離或者按以下公式(4)計(jì)算所述黎曼距離，以得到dK ; CIe(R1jR2)= |R「R2| If(3)^(R15R2) = -^|Zog(RfR2)|F(4) 其中，Il ? Il F表示弗羅賓尼斯范數(shù)，RfS R1的轉(zhuǎn)置矩陣。
7.一種對(duì)剛體圖像配準(zhǔn)算法進(jìn)行驗(yàn)證的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括:驗(yàn)證數(shù)據(jù)模塊(201)和量化驗(yàn)證模塊(202)； 所述驗(yàn)證數(shù)據(jù)模塊(201)用于，獲取利用被驗(yàn)證的剛體圖像配準(zhǔn)算法對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行剛體圖像配準(zhǔn)所得到的第一轉(zhuǎn)換矩陣和精標(biāo)準(zhǔn)所定義的對(duì)于該圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行剛體圖像配準(zhǔn)的第二轉(zhuǎn)換矩陣； 所述量化驗(yàn)證模塊(202)用于，計(jì)算所述第一轉(zhuǎn)換矩陣和所述第二轉(zhuǎn)換矩陣中各個(gè)分量的差值，根據(jù)所述第一轉(zhuǎn)換矩陣和所述第二轉(zhuǎn)換矩陣中各個(gè)分量的差值計(jì)算得到單一的驗(yàn)證指標(biāo)，該單一的驗(yàn)證指標(biāo)表征所述被驗(yàn)證的剛體圖像配準(zhǔn)算法的配準(zhǔn)精度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述驗(yàn)證數(shù)據(jù)模塊(201)用于獲取被驗(yàn)證的多個(gè)剛體圖像配準(zhǔn)算法對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行剛體圖像配準(zhǔn)所得到的多個(gè)第一轉(zhuǎn)換矩陣，其中，每一剛體圖像配準(zhǔn)算法對(duì)應(yīng)一個(gè)第一轉(zhuǎn)換矩陣； 所述量化驗(yàn)證模塊(202)用于計(jì)算對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)第一轉(zhuǎn)換矩陣的多個(gè)驗(yàn)證指標(biāo)，并比較所述多個(gè)驗(yàn)證指標(biāo)以比較所述多個(gè)剛體圖像配準(zhǔn)算法的配準(zhǔn)精度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8中所述的系統(tǒng)，其中，所述第一轉(zhuǎn)換矩陣和第二轉(zhuǎn)換矩陣均包括至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)分量和至少一個(gè)平動(dòng)分量，所述第一轉(zhuǎn)換矩陣和所述第二轉(zhuǎn)換矩陣中各個(gè)分量的差值包括:所述至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)分量的差值和所述至少一個(gè)平動(dòng)分量的差值； 所述量化驗(yàn)證模塊(202)計(jì)算所述第一轉(zhuǎn)換矩陣和所述第二轉(zhuǎn)換矩陣中所述至少一個(gè)平動(dòng)分量的差值的向量的模，以得到平動(dòng)分量的單一差值dT，計(jì)算所述第一轉(zhuǎn)換矩陣和所述第二轉(zhuǎn)換矩陣中所述至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)分量的差值的歐氏距離或黎曼距離，以得到旋轉(zhuǎn)分量的單一差值dK，并根據(jù)dT和dK計(jì)算得到所述單一的驗(yàn)證指標(biāo)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述量化驗(yàn)證模塊(202)根據(jù)屯和士按以下公式(I)計(jì)算得到驗(yàn)證指標(biāo)d;
d=dT+ a ? dR ( I) 其中，a為正向加權(quán)系數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的系統(tǒng)，其中，所述驗(yàn)證數(shù)據(jù)模塊(201)進(jìn)一步包括: 驗(yàn)證數(shù)據(jù)庫(kù)模塊(2011)，用于存儲(chǔ)用于剛體圖像配準(zhǔn)的至少一個(gè)圖像數(shù)據(jù)； 剛體圖像配準(zhǔn)算法模塊(2012)，用于從所述驗(yàn)證數(shù)據(jù)庫(kù)模塊(2011)中選擇圖像數(shù)據(jù)，在所選的圖像數(shù)據(jù)上運(yùn)行被驗(yàn)證的剛體圖像配準(zhǔn)算法得到所述圖像數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的第一轉(zhuǎn)換矩陣，并在所述驗(yàn)證數(shù)據(jù)庫(kù)模塊(2011)中以對(duì)應(yīng)于所述選擇的圖像數(shù)據(jù)的方式保存第一轉(zhuǎn)換矩陣； 精標(biāo)準(zhǔn)定義模塊(2013)，用于從所述驗(yàn)證數(shù)據(jù)庫(kù)模塊(2011)中選擇圖像數(shù)據(jù)，并定義針對(duì)所選的圖像數(shù)據(jù)完全對(duì)齊的參考圖像和活動(dòng)圖像的第二轉(zhuǎn)換矩陣，并在所述驗(yàn)證數(shù)據(jù)庫(kù)模塊(2011)中以對(duì)應(yīng)于所述選擇的圖像數(shù)據(jù)的方式保存第二轉(zhuǎn)換矩陣。
【文檔編號(hào)】G06T7/00GK103700086SQ201210367987
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月28日
【發(fā)明者】鄧翔 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司