亚像素断层图像配准数据集的建立论文

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1、亚像素断层图像配准数据集的建立论文谭立文，胡南，宋林，吴毅，张绍祥【摘要】目的针对数字化冰冻铣切断层图像的特点，探讨一种实用的高精度图像配准方法，建立基于数字化断层图像的亚像素级配准数据集。方法采用冰冻铣切技术获取成年男性头颈标本的冰冻连续断层图像，在Matlab软件中自动提取定标点图像特征.freelethodofimageregistrationandtoconstructasubpixellevelregistrationdatasetforsectionalimages.MethodsAmiddleagedmalefrozenspecimens

2、ectionalimagesoftheheadandneckemethod.atlab软件的图像自动配准方法和软件，探讨高精度配准图像数据集建立的方法，以期建立亚像素级的数字化断层图像的配准数据集。1材料与方法1.1数据源选择经10%福尔马林固定1年左右的男性成年尸体2具，自胸骨角平面横断，按矢状位截去两侧肩部，保留头颈部。将1例标本按矢状位，另1例标本按冠状位放置于冰冻包埋箱内冰冻，采用中国数字化可视人体数据集采集技术［2］获取头颈部矢状位、斜冠状位断层图像数据，图像大小为4064×3072像素，层间距为0.2mm。1.2定标点坐标的获取首先，对矢状位、

3、冠状位的头颈部断层图像数据的定位标记物进行图像分析。定位标记物为乳白色硅胶管，其内填充了红色的明胶体。乳白色的硅胶管受周围蓝色明胶体的影响，在断层图像上表现为白色，略偏蓝色，其特征值与周围的包埋体相似或相同，不易自动获得其图像信息。管内的红色明胶填充物则表现为红色，其红色特征信息比周围的蓝色明胶包埋体的色彩明显，可采用图像处理的方法来自动获得定位标记物的重心坐标。其次，分析数字化断层图像上4个定标点最大位移量，以基准断层图像上的定标点中心像素坐标为中心，设置4个矩形的定标点分析范围，确保所有断层图像的定标点在分析范围内。分析定标点图像与周围背景图像RGB的

4、分量（Ir、Ig、Ib）特征，根据红色分量与绿色分量的差值（Irb=IrIb）和红色分量与蓝色分量的差值（Irg=IrIg）来分割出定位标记点的图像，计算出定标点的重心坐标值。本研究根据定位标记物的特征值，采用Matlab软件确定所有断层图像的4个自定义矩形框中符合红色定标物特征值的所有点的坐标值，并计算每个定位标记物的重心坐标，将计算的结果存入Excel文件中。Matlab核心代码如下：if(RGB(i,j,1)＞80)(RGB(i,j,1)-RGB(i,j,2)＞10)(RGB(i,j,1)-RGB(i,.freel求坐标变换矩阵，用imtra

5、nsform进行图像变换，并调整坐标体系。代码如下：Aerial=imread(unregistered_image)t_concord=cp2tform(input_points,base_points,‘projective’);registered=imtransform(Aerial,t_concord,‘bicubic’,…‘XData’,［1size(Aerial,2)］，‘YData’,［1size(Aerial,1)］);ime);1.4验证1.4.1连续图像观察利用Matlab软件提供的图像裁切函数imcrop裁切配准图像中心区域500×

6、400pixels大小的连续断层图像，用AcdSee看图软件对裁切的图像进行连续观察，观察断层间的变化情况，记录有跳动的图像序号，分析出现图像配准偏差的原因，重新获取或根据规律计算出这些图像的定标点坐标，重新进行图像配准。1.4.2定标点坐标检测采用相应的定标点坐标获取的方法获取配准图像上定标点的新坐标，对配准前后定标点坐标，在Matlab软件中计算各断层图像上定标点坐标与标准定标点坐标之间的x、y分量的差，分别记为Dxi＝xi－x0和Dyi＝yi－y0，当偏差最小的两个定标点的Dxi、Dyi任一分量差大于1时，用PhotoShop软件对该图像上任两个标记

7、点进行红色值填充，再重新获取定标点坐标并进行自动配准，重新计算Dxi、Dyi值。搜索Dxi和Dyi的最大值，分别为Sx=Max(

8、Dxi

9、)和Sy=Max(

10、Dyi

11、)。当Dxi、Dyi的值均小于1时，则满足图像配准要求。1.4.3重采样图像验证将配准后数据集中的颈部连续断层导入Amira可视化软件中，利用重采样功能获得两例标本的水平位断层图像，观察颈部皮肤边缘，如皮肤边缘无突变现象，则满足图像配准要求。2结果2.1定位标记物的中心坐标对定位标记物及其周围背景图像的Ir、Ig、Ib、Irg、Irb等数值的分析发现，单一的RGB分量值无法区分出标记物图像

12、，背景图像的Irb或Irg的最大值为0～5，一般为负值；定位标