專利名稱：一種肺4d-ct圖像數據層間插值方法
技術領域：
本發明涉及一種醫學圖像處理領域，具體是指一種肺4D-CT圖像數據層間插值方法。
背景技術：
由于肺部4D-CT數據提供了與呼吸運動相關的信息，對引導精確放射治療有重要意義，因此在肺癌放射治療中越來越受重視。然而，考慮到輻射的風險，肺4D-CT數據通常只能獲得有限個掃描層，這樣使得數據層間分辨率過大，導致低的縱向(Z軸方向)分辨率。這種低分辨率的數據常常引入視覺偽影，例如血管的不連續性以及部分容積效應，4D-CT圖 像數據是由多個相位不同的3D-CT圖像數據構成。提高圖像層間分辨率的方法主要是插值。常用的插值方法有線性插值、三次樣條插值等。這些插值方法的主要優勢是計算的簡便。然而，不可避免的會產生模糊邊緣和不良偽影，且其血管不連續性和部分容積效應不能得到有效改善。

發明內容
本發明的目的在于提出一種肺4D-CT圖像數據層間插值方法，該方法能通過插值，提高肺4D-CT圖像的層間分辨率。本發明的目的可通過以下的技術措施來實現一種肺4D-CT圖像數據層間插值方法，包括以下步驟(I)讀取肺部4D-CT圖像，該圖像由多個相位不同的肺部3D-CT圖像組成；(2)通過線性插值計算方法重建出每個3D-CT圖像的多個中間層圖像；(3)將重建的多個中間層圖像中的每一層圖像分成多個原始圖像塊y ;(4)對于每個3D-CT圖像中的每一個原始圖像塊y，在4D-CT圖像除去該3D-CT圖像后所剩下的其它多個3D-CT圖像范圍內，搜索與該原始圖像塊y最相似的若干相似圖像塊y'；(5)對搜索到的若干相似圖像塊y'進行加權平均計算，得出最終輸出圖像塊歹；(6)用步驟(5)計算輸出的最終輸出圖像塊F替換相應的原始圖像塊y;(7)對所有原始圖像塊I進行步驟(4)、(5),(6)操作，最終完成所有3D-CT圖像的插值過程。本發明中，所述步驟(2)中的線性插值計算公式為Y=(Yu+Yd)/2，其中Y為每個3D-CT圖像的中間層圖像，Yu和Yd為每個3D-CT圖像的相鄰兩層圖像。本發明中，所述步驟(4)中，對于每個3D-CT圖像中的每一個原始圖像塊y，搜索與該原始圖像塊I相似的若干相似圖像塊y'的搜索方法為計算原始圖像塊I和相似圖像塊I'之間的D(y，y')值，選取D(y，y')計算值最小的幾個圖像塊為最終選擇的相似圖像塊y'，D(y，y')的計算公式為，其中:D(y,y')為兩個圖像塊I和I'之間的相似性測度，y(i，j)為原始圖像塊I中的像素，I' (i, j)為相似圖像塊y'中的像素，原始圖像塊y和相似圖像塊y'的寬度和高度相同，n，m分別為圖像塊寬度和高度。本發明中，所述步驟(5)中的圖像加權平均計算公式為
權利要求
1.一種肺4D-CT圖像數據層間插值方法，包括以下步驟 (1)讀取肺部4D-CT圖像，該圖像由多個相位不同的肺部3D-CT圖像組成； (2)通過線性插值計算方法重建出每個3D-CT圖像的多個中間層圖像； (3)將重建的多個中間層圖像中的每一層圖像分成多個原始圖像塊y; (4)對于每個3D-CT圖像中的每一個原始圖像塊y，在4D-CT圖像除去該3D-CT圖像后所剩下的其它多個3D-CT圖像范圍內，搜索與該原始圖像塊y最相似的若干相似圖像塊I'; (5)對搜索到的若干相似圖像塊y'進行加權平均計算，得出最終輸出圖像塊J; (6)用步驟(5)計算輸出的最終輸出圖像塊J替換相應的原始圖像塊y; (7)對所有原始圖像塊y進行步驟(4)、(5)、(6)操作，最終完成所有3D-CT圖像的插值過程。
2.根據權利要求I所述的肺4D-CT圖像數據層間插值方法，其特征在于所述步驟(2)中的線性插值計算公式為Y = (Yu+Yd)/2，其中Y為每個3D-CT圖像的中間層圖像，Yu和Yd為每個3D-CT圖像的相鄰兩層圖像。
3.根據權利要求I所述的肺4D-CT圖像數據層間插值方法，其特征在于所述步驟(4)中，對于每個3D-CT圖像中的每一個原始圖像塊y，搜索與該原始圖像塊I相似的若干相似圖像塊y'的搜索方法為計算原始圖像塊y和相似圖像塊y'之間的D(y，y')值，選取D(y,y/ )計算值最小的幾個圖像塊為最終選擇的相似圖像塊y'，D(y，y')的計算公式為:D (y, = X "1,2 U Wh I) - v'ih j)f，其中=SDky')兩個圖像塊y和y'之間的相似性測度，y(i，j)為原始圖像塊y中的像素，y' (i，j)為相似圖像塊y'中的像素，原始圖像塊I和相似圖像塊y'的寬度和高度相同，n，m分別為圖像塊寬度和高度。
4.根據權利要求I所述的肺4D-CT圖像數據層間插值方法，其特征在于所述步驟(5)中的圖像加權平均計算公式為=，其中為最終輸出圖像塊，《(y，y')為由y) y圖像相似性測度D(y, y')計算得到的權值，圖像塊越相似,權值越大,反之越小，w(y, y')為權計算公式-My,yr) = exp(-)), o為指數函衰減控制參數。
全文摘要
本發明公開了一種肺4D-CT圖像數據層間插值方法，包括(1)讀取肺部4D-CT圖像，該圖像由多個相位不同的肺部3D-CT圖像組成；(2)通過線性插值計算方法重建出每個3D-CT圖像的多個中間層圖像；(3)將多個中間層圖像中的每一層圖像分成多個原始圖像塊；(4)對于每個3D-CT圖像中的每一個原始圖像塊，在4D-CT圖像除去該3D-CT圖像中的其它多個3D-CT圖像范圍內搜索與該原始圖像塊最相似的若干相似圖像塊；(5)對搜索到的若干相似圖像塊進行加權平均計算，得出最終輸出圖像塊；(6)用最終輸出圖像塊替換相應的原始圖像塊；(7)對所有原始圖像塊進行操作，最終完成所有3D-CT圖像的插值過程。
文檔編號A61B6/03GK102743185SQ20121018697
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月7日 優先權日2012年6月7日
發明者馮前進, 張煜, 陳武凡 申請人:南方醫科大學