亚像素断层图像配准数据集的建立

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1、亚像素断层图像配准数据集的建立作者：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，采用基于2点的刚体变换算法实现图像的自动配准。结果配准后图像定标点与基准配准点的误差小于1个像素，达到亚像素水平。结论采用外定标的图像配准算法可建立亚像素级的配准数据集，定位标记物的准确识别是获得亚像素级配准数据集的保证。【关键词】图像配准；冰冻断层；数字化人体Abstract:Objectiv

2、eTofurtherinvestigatethemethodofimageregistrationandtoconstructasubpixellevelregistrationdatasetforsectionalimages.MethodsAmiddleagedmalefrozenspecimensectionalimagesoftheheadandneckwereacquiredusingcryosectiomemethod.WiththesoftwareofMatlab,thecharacteroftheexcalibratorwasacquiredautomatical

3、ly,andthedatasetwereautoregistratedbasedontwopointprojectivetransformationalgorithm.ResultsAfter13registration,theerrorbetweentheexcalibratorandthebenchmarkwaslessthan1pixel,whichhasreachedsubpixellevel.ConclusionRegistrationalgorithmwithexcalibratorcanconstructasatisfyingsubpixellevelregis

4、trationdatasetforsectionalimages.Keywords:imageregistration;cryosection;digitalhuman断层图像配准是指对于一幅断层图像寻求一种（或一系列）的空间变换，使它与另一幅断层图像上的对应点达到空间上的一致［12］。数字化可视人体和数字动物等数字化模型的原始数据是经数控机床加工成平面后，经相机数字化后而获得的［2］，数据存在人为的、机械的或设备的误差，图像坐标体系不一致，影响数据集的后续研究和所建数字模型的精度。为此，本文根据冰冻铣切断层数据的获取特点，采用基于2点的刚体变换算法，建立一套基于Matlab软件的图

5、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13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、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

6、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

7、的图像，计算出定标点的重心坐标值。13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,j,3)＞10)xy(k,kk,