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基于小波變換的多模態(tài)醫(yī)學(xué)圖像融合方法與流程

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技術(shù)特征:

1.一種基于自適應(yīng)小波基的多模態(tài)醫(yī)學(xué)圖像融合方法,其特征是它包括以下步驟:

S1、采用自適應(yīng)小波基濾波器對(duì)不同模態(tài)的醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行小波變換,將前述圖像分別分解為高頻、低頻以及高低頻結(jié)合的分量;

S2、對(duì)任意兩幅不同模態(tài)醫(yī)學(xué)圖像分解得到的高頻、低頻和高低頻結(jié)合的分量進(jìn)行疊加,得到融合圖像的高頻、低頻和高低頻結(jié)合的分量;

S3、對(duì)融合圖像的高頻、低頻和高低頻結(jié)合的分量進(jìn)行離散小波逆變換,得到原始大小的融合圖像。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于小波變換的多模態(tài)醫(yī)學(xué)圖像融合方法,其特征是所述的步驟S1中,根據(jù)尺度需求對(duì)低頻分量進(jìn)行再次分解。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于小波變換的多模態(tài)醫(yī)學(xué)圖像融合方法,其特征是所述的步驟S1具體為:

S1.1、構(gòu)造小波基濾波器庫(kù),即以滿足正交條件定長(zhǎng)小波濾波器為基礎(chǔ),在不同的初值條件下得到多個(gè)濾波器系數(shù)構(gòu)建小波基濾波器庫(kù),在小波基濾波器庫(kù)中隨機(jī)選擇一個(gè)濾波器系數(shù)作為初始化濾波器;

S1.2、采用初始化濾波器對(duì)多個(gè)模態(tài)的醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行小波變換得到第一層分解分量,即通過(guò)離散小波變換獲得圖像在水平和垂直方向上的低頻分量LL1、水平方向上的低頻和垂直方向上的高頻分量LH1、水平方向上的高頻和垂直方向上的低頻分量HL1以及水平和垂直方向上的高頻分量HH1;

S1.3、根據(jù)圖像的能量分布和紋理波動(dòng)在小波基濾波器庫(kù)中再次選擇濾波器系數(shù)對(duì)步驟S1.2獲取的第一層分解分量中的低頻分量LL1進(jìn)行第二次小波變換,得到LL2、HH2、HL2、LH2重復(fù)步驟S1.3若干次,完成圖像分解。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于小波變換的多模態(tài)醫(yī)學(xué)圖像融合方法,其特征是所述的步驟S1.3中,重復(fù)步驟S1.3進(jìn)行圖像分解的次數(shù)為3-5次。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于小波變換的多模態(tài)醫(yī)學(xué)圖像融合方法,其特征是所述的步驟S1.3中,根據(jù)圖像的能量分布和紋理波動(dòng)在小波基濾波器庫(kù)中選擇濾波器系數(shù)的具體方法為:

S1.3-1、對(duì)圖像進(jìn)行器官提取的步驟:

對(duì)當(dāng)前分解分量中的四個(gè)分量進(jìn)行處理,從黑色的背景上將人體器官提取出來(lái),具體采用圖像分割方法提取人體器官,或者采用設(shè)置邊界閾值的方法提取人體器官圖像HLo和LHo;

S1.3-2、計(jì)算圖像紋理特征參數(shù)的步驟:

采用下述公式計(jì)算橫向的圖像最小能量Eh、縱向的圖像最小能量Ev、橫向的圖像最小極差Ep、縱向的圖像最小極差Eq、橫向紋路最大波動(dòng)值Em和縱向紋路最大波動(dòng)值En;

Eh=min(max(|HLo|)) (1)

Ev=min(max(|LHo|)) (2)

Ep=min(max(|HLo|)-min(|HLo|)) (3)

Eq=min(max(|LHo|)-min(|LHo|)) (4)

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其中,HLo表示水平方向上的低頻和垂直方向上的高頻分量LH1對(duì)應(yīng)提取的人體器官圖像、LHo表示水平方向上的高頻和垂直方向上的低頻分量HL1對(duì)應(yīng)提取的人體器官圖像;i、j代表行的序號(hào),i’、j’代表列的序號(hào);S1.3-3、根據(jù)前述六個(gè)圖像紋理特征參數(shù)獲取小波基濾波器系數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于小波變換的多模態(tài)醫(yī)學(xué)圖像融合方法,其特征是所述的步驟S1.3-3中,小波基濾波器系數(shù)獲取方法為:根據(jù)步驟S1.3-2獲取的六個(gè)圖像紋理特征參數(shù),采用最優(yōu)化算法獲取小波基濾波器系數(shù),優(yōu)選遺傳規(guī)劃算法。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于小波變換的多模態(tài)醫(yī)學(xué)圖像融合方法,其特征是所述的步驟S1.3-3中,小波基濾波器系數(shù)獲取方法為:提取一定量的樣本圖像,建立六個(gè)特征指標(biāo)與小波基濾波器系數(shù)的對(duì)照表,在實(shí)時(shí)計(jì)算時(shí),根據(jù)步驟S1.3-2獲取的六個(gè)圖像紋理特征參數(shù)對(duì)照查找獲取對(duì)應(yīng)的小波基濾波器系數(shù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于小波變換的多模態(tài)醫(yī)學(xué)圖像融合方法,其特征是所述的步驟S1.3-1中,采用設(shè)置邊界閾值的方法提取人體器官具體包括以下步驟:

對(duì)當(dāng)前次分解獲取的水平方向上的低頻和垂直方向上的高頻分量LHn、水平方向上的高頻和垂直方向上的低頻分量HLn的兩個(gè)子圖像進(jìn)行下述操作,分別得到器官圖像HLo和LHo:

當(dāng)sum(|Row|)>Threshold1時(shí),保留當(dāng)前行像素?cái)?shù)據(jù),否則,將當(dāng)前行像素?cái)?shù)據(jù)作為背景,刪除該行數(shù)據(jù);

當(dāng)sum(|Column|)>Threshold2時(shí),保留當(dāng)前列像素?cái)?shù)據(jù),否則,將當(dāng)前列像素?cái)?shù)據(jù)作為背景,刪除該行數(shù)據(jù);

其中,Row為行的像素,Column為列的像素,Threshold1、Threshold2分別是器官模型對(duì)應(yīng)的參數(shù)閾值。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于小波變換的多模態(tài)醫(yī)學(xué)圖像融合方法,其特征是所述的步驟S2中,將兩幅不同模態(tài)醫(yī)學(xué)圖像分解得到高頻、低頻和高低頻結(jié)合的分量在一定權(quán)重下進(jìn)行疊加,得到融合圖像的高頻、低頻和高低頻結(jié)合的分量,具體為:

S2.1、以一定的權(quán)重對(duì)分解后的任意兩個(gè)模態(tài)醫(yī)學(xué)圖像的子圖像進(jìn)行融合,按照高低頻對(duì)應(yīng)相加的原則進(jìn)行,其中一副圖像的融合權(quán)重W選擇0.1~0.9之間的任意小數(shù),另外一副融合權(quán)重為1-W;

S2.2、對(duì)不同模態(tài)圖像A和B的分解結(jié)果AHHn,ALLn、AHLn、ALHn和BHHn,BLLn、BHLn、BLHn進(jìn)行疊加運(yùn)算,n代表第n層分解,獲取融合圖像F的四個(gè)分量FHHn、FLLn、FHLn和FLHn:

FHHn=wHH*AHHn+(1-wHH)*BHHn;wHH為高頻融合權(quán)重

FLLn=wLL*ALLn+(1-wLL)*BLLn;wLL為低頻融合權(quán)重

FHLn=wHL*AHLn+(1-wHL)*BHLn;wHL為高低頻融合權(quán)重

FLHn=wLH*ALHn+(1-wLH)*BLHn;wLH為低高頻融合權(quán)重。

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