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

2、数据集的保证。【关键词】图像配准；冰冻断层；数字化人体Abstract:ObjectiveTofurtherinvestigatethemethodofimageregistrationandtoconstructasubpixellevelregistrationdatasetforsectionalimages.MethodsAmiddleagedmalefrozenspecimensectionalimagesoftheheadandneckemethod.atlab软件的图像自动配准方法

3、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、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

4、。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

5、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(

6、i,j,1)-RGB(i,j,3)＞10)xy(k,kk,1)=xy(k,kk,1)+i;xy(k,kk,2)=xy(k,kk,2)+j;xy(k,kk,3)=xy(k,kk,3)+1;end1.3图像配准从坐标值文件中选择第1339至1348层断层图像的4个定标点坐标值，计算每个定标点的重心坐标的平均值，4个定标点平均坐标值分别为P1(356.883，226.944)、P2(3646.889，303.238)、P3(3607.516，2337.031)、P4(353.793，2385.031)，以

7、该4个平均坐标值为基准定标点，将所有断层图像上的定标点与之进行图像配准。从Excel文件中读取4个定标点坐标点作为配准点，分别计算每个配准点与标准配准点的x和y坐标的偏差值，以最小偏差值的2对配准点作为配准基准点，其余2对坐标值作为配准后的参考评价指标。以基于2对配准点的刚体变换算法来进行图像配准。在Matlab中用cp2tform求坐标变换矩阵，用imtransform进行图像变换，并调整坐标体系。代码如下：Aerial=imread(unregistered_image)t_concord=cp

8、2tform(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500×400pixels大小的连续断层图像，用AcdSee