專利名稱：醫(yī)療影像拼接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)圖像學(xué)，具體涉及一種醫(yī)療影像拼接方法。
背景技術(shù)：
在外科手術(shù)中，高分辨率的醫(yī)療影像的顯微成像讓醫(yī)生能夠清晰的觀察到手術(shù)的位置，大大提高醫(yī)生在手術(shù)中觀察、定位和操作的精度，確保手術(shù)能夠順利安全的進(jìn)行。而除了手術(shù)之外，醫(yī)療影像顯微成像還在醫(yī)療病理學(xué)診斷、免疫組織檢測(cè)、生物組織的識(shí)別、判斷和分析等領(lǐng)域，如癌細(xì)胞檢測(cè)、細(xì)胞生物學(xué)檢測(cè)等場(chǎng)合發(fā)揮極大的作用。而在許多傳統(tǒng)外科手術(shù)中，尤其是肉眼無法直接觀察而需要借助內(nèi)窺鏡等設(shè)備來觀察的位置，由于成像設(shè)備的景深和范圍的限制，醫(yī)生往往只能夠看到病人的局部組織影像，而無法獲知大范圍的影像信息。特別是在顯微成像中，由于顯微放大倍率很大，視野范圍嚴(yán)重受限，使觀察者只知局部而不知整體。需要通過對(duì)圖像或視頻進(jìn)行拼接，使人們觀察到大范圍、高分辨率的全景影像。雖然現(xiàn)在已經(jīng)有一些軟件能夠?qū)崿F(xiàn)圖像拼接的功能，如Photoshop、MicrosoftICE，但一般都需要手工的干預(yù)，操作比較復(fù)雜，并且對(duì)于拼接的圖像有諸多限制。而對(duì)于外科手術(shù)中的醫(yī)療影像，往往需要實(shí)時(shí)的自動(dòng)拼接，不能借助這些商業(yè)軟件。此外，醫(yī)療影像也具有一定的特殊性，在考慮其拼接時(shí)，需要合理地挖掘使用其特殊性以使拼接效果更加精確，效率更高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一或至少提供一種有用的商業(yè)選擇。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種拼接效果好、效率高的醫(yī)療影像拼接方法。根據(jù)本發(fā)明實(shí) 施例的醫(yī)療影像拼接方法，包括以下步驟:A.輸入多視點(diǎn)視頻圖像序列，按照時(shí)序進(jìn)行處理，如果當(dāng)前幀為關(guān)鍵幀，順次執(zhí)行步驟B-H，如果當(dāng)前幀為非關(guān)鍵幀，則跳過步驟B-D，直接利用前面最近的關(guān)鍵幀計(jì)算得到的相機(jī)參數(shù)進(jìn)行后續(xù)步驟E-H ；
B.對(duì)當(dāng)前幀的多視點(diǎn)的多幅圖像進(jìn)行預(yù)處理；C.對(duì)相鄰視點(diǎn)圖像進(jìn)行特征提取及匹配；
D.根據(jù)提取到的特征點(diǎn)以及相應(yīng)的匹配信息，進(jìn)行相機(jī)參數(shù)估計(jì)；E.根據(jù)得到的相機(jī)參數(shù)，對(duì)圖像進(jìn)行幾何校正；F.根據(jù)校正后的結(jié)果，進(jìn)行投影變換與接縫計(jì)算；G.進(jìn)行進(jìn)一步圖像融合；以及H.對(duì)最終得到的圖像進(jìn)行存儲(chǔ)并顯示。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述預(yù)處理進(jìn)一步包括:B1.利用高斯濾波去除圖像中的噪點(diǎn)；B2.利用光暈調(diào)整參考圖像進(jìn)行去光暈處理；B3.調(diào)整圖像的白平衡；以及B4.去除圖像之間的曝光差異。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，以紅色像素點(diǎn)為參考基準(zhǔn)來調(diào)整圖像的色彩平衡。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，采用基于海塞矩陣的加速穩(wěn)健特征來進(jìn)行所述特征提取及匹配。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述進(jìn)行相機(jī)參數(shù)估計(jì)進(jìn)一步包括:根據(jù)提取到的特征點(diǎn)以及相應(yīng)的匹配信息，計(jì)算出相機(jī)間的基本矩陣；以及根據(jù)所述基本矩陣，采用捆綁優(yōu)化算法求解相機(jī)參數(shù)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，采用結(jié)合透視投影和圓柱投影的自適應(yīng)投影方法進(jìn)行所述投影變換。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，采用圖像分割算法結(jié)合最小誤差匹配的方法計(jì)算相鄰拼接圖像之間的接縫。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟G進(jìn)一步包括:G1.通過相鄰視點(diǎn)圖像之間的增益補(bǔ)償來消除接縫兩側(cè)圖像亮度差異；以及G2.通過多頻帶混合算子的方法進(jìn)行圖像融合，以使圖像頻譜中的高頻部分雜混合時(shí)的范圍較小。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟Gl中，計(jì)算重疊區(qū)域的增益誤差函數(shù)為:
權(quán)利要求
1.一種醫(yī)療影像拼接方法，其特征在于，包括以下步驟: A.輸入多視點(diǎn)視頻圖像序列，按照時(shí)序進(jìn)行處理，如果當(dāng)前幀為關(guān)鍵幀，順次執(zhí)行步驟B-H,如果當(dāng)前幀為非關(guān)鍵幀，則跳過步驟B-D，直接利用前面最近的關(guān)鍵幀計(jì)算得到的相機(jī)參數(shù)進(jìn)行后續(xù)步驟E-H; B.對(duì)當(dāng)前幀的多視點(diǎn)的多幅圖像進(jìn)行預(yù)處理； C.對(duì)相鄰視點(diǎn)圖像進(jìn)行特征提取及匹配； D.根據(jù)提取到的特征點(diǎn)以及相應(yīng)的匹配信息，進(jìn)行相機(jī)參數(shù)估計(jì)； E.根據(jù)得到的相機(jī)參數(shù)，對(duì)圖像進(jìn)行幾何校正； F.根據(jù)校正后的結(jié)果，進(jìn)行投影變換與接縫計(jì)算； G.進(jìn)行進(jìn)一步圖像融合；以及 H.對(duì)最終得到的圖像進(jìn)行存儲(chǔ)并顯示。
2.如權(quán)利要求1所述的醫(yī)療影像拼接方法，其特征在于，所述預(yù)處理進(jìn)一步包括: B1.利用高斯濾波去除圖像中的噪點(diǎn)； B2.利用光暈調(diào)整參考圖像進(jìn)行去光暈處理； B3.調(diào)整圖像的白平衡；以及 B4.去除圖像之間的曝光差異。
3.如權(quán)利要求1和2所述的醫(yī)療影像拼接方法，其特征在于，以紅色像素點(diǎn)為參考基準(zhǔn)來調(diào)整圖像的色彩平衡。
4.如權(quán)利要求1所述的醫(yī)療影像拼接方法，其特征在于，采用基于海塞矩陣的加速穩(wěn)健特征來進(jìn)行所述特征提取及匹配。
5.如權(quán)利要求1所述的醫(yī)療影像拼接方法，其特征在于，所述進(jìn)行相機(jī)參數(shù)估計(jì)進(jìn)一步包括: 根據(jù)提取到的特征點(diǎn)以及相應(yīng)的匹配信息，計(jì)算出相機(jī)間的基本矩陣；以及 根據(jù)所述基本矩陣，采用捆綁優(yōu)化算法求解相機(jī)參數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的醫(yī)療影像拼接方法，其特征在于，采用結(jié)合透視投影和圓柱投影的自適應(yīng)投影方法進(jìn)行所述投影變換。
7.如權(quán)利要求1所述的醫(yī)療影像拼接方法，其特征在于，采用圖像分割算法結(jié)合最小誤差匹配的方法計(jì)算相鄰拼接圖像之間的接縫。
8.如權(quán)利要求1所述的醫(yī)療影像拼接方法，其特征在于，所述步驟G進(jìn)一步包括: Gl.通過相鄰視點(diǎn)圖像之間的增益補(bǔ)償來消除接縫兩側(cè)圖像亮度差異；以及 G2.通過多頻帶混合算子的方法進(jìn)行圖像融合，以使圖像頻譜中的高頻部分雜混合時(shí)的范圍較小。
9.如權(quán)利要求1所述的醫(yī)療影像拼接方法，其特征在于，所述步驟Gl中，計(jì)算重疊區(qū)域的增益誤差函數(shù)為: e =去Σ Σ ) -Ej1J(uj))2， L i=l J=I=HijUi 其中，η是進(jìn)行拼接的圖像數(shù)量，Ii, Ij分布表示進(jìn)行拼接的其中兩張圖像i和j，gi, gj分別是分別作用于圖像i和圖像j上增益，R(i，j)是圖像i和圖像j之間的重疊區(qū)域，Hij表示兩張圖像之間的基本變換矩陣，Ui, Uj分別表示相應(yīng)圖像中的像素點(diǎn)。
10.如權(quán)利要求1所述的醫(yī)療影像拼接方法，其特征在于，所述步驟G2進(jìn)一步包括:G21.所有η張拼接的圖像進(jìn)行投影變換后的圖像表示為IiP，Φ)，定義一個(gè)權(quán)函數(shù)W(x，y)=W(x)W(y)，其中W(X)的值在圖像中心處設(shè)置為1，在圖像邊緣處為0，沿著圖像的x方向上的其他區(qū)域的值則相應(yīng)地線性變化，w(y)則是在圖像y方向上類似的權(quán)值，每張圖像的權(quán)函數(shù)進(jìn)過相應(yīng)的投影變換后的結(jié)果表示為#(θ，Φ)，并且定義如下變量表示每個(gè)點(diǎn)最主要的權(quán)值的來源圖像標(biāo)號(hào):
11.如權(quán)利要求1所述的醫(yī)療影像拼接方法，其特征在于，采用金字塔模式對(duì)最終得到的圖像進(jìn)行存儲(chǔ)并顯示，其中，金字塔頂層存儲(chǔ)有整體圖像信息，金字塔下層存儲(chǔ)有局部圖像信息，逐層精細(xì)化直至底層。
全文摘要
本發(fā)明公開一種醫(yī)療影像拼接方法，包括以下步驟A.輸入多視點(diǎn)視頻圖像序列，按照時(shí)序進(jìn)行處理，如果當(dāng)前幀為關(guān)鍵幀，順次執(zhí)行步驟B-H，如果當(dāng)前幀為非關(guān)鍵幀，則跳過步驟B-D，直接利用前面最近的關(guān)鍵幀計(jì)算得到的相機(jī)參數(shù)進(jìn)行后續(xù)步驟E-H；B.對(duì)當(dāng)前幀的多視點(diǎn)的多幅圖像進(jìn)行預(yù)處理；C.對(duì)相鄰視點(diǎn)圖像進(jìn)行特征提取及匹配；D.根據(jù)提取到的特征點(diǎn)以及相應(yīng)的匹配信息，進(jìn)行相機(jī)參數(shù)估計(jì)；E.根據(jù)得到的相機(jī)參數(shù)，對(duì)圖像進(jìn)行幾何校正；F.根據(jù)校正后的結(jié)果，進(jìn)行投影變換與接縫計(jì)算；G.進(jìn)行進(jìn)一步圖像融合；以及H．對(duì)最終得到的圖像進(jìn)行存儲(chǔ)并顯示。本發(fā)明具有拼接圖像效果好、效率高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04N5/232GK103226822SQ20131018020
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月15日
發(fā)明者戴瓊海, 柯家琪 申請(qǐng)人:清華大學(xué)