[发明专利]一种基于模板的CCD-DR图像拼接方法

说明书

技术领域

本发明涉及医学图像拼接方法，即涉及采用CCD阵列采集一定视场范围内的DR图像，利用模板CCD-DR图像确定的位置关系，实现实物CCD-DR图像拼接的方法。

背景技术

随着可视化技术和现代医学技术的不断发展，X射线医学图像在临床诊断、医学科研等医学图像分析方面有着广泛的应用。尤其是在图像导引的骨科诊断和治疗中具有重要的临床应用价值。在人体脊椎和长骨等的骨科诊断和手术治疗中，常需要得到大幅度、超分辨率、完整的解剖结构图像来对病人的病灶及其周围部位进行全面、直观地观察分析。

目前骨科临床常用的数字化X射线摄影设备（DR）仅能提供视野局限的影像，因此在传统的医学图像分析中，医生需要在诊断治疗中分析一系列的DR图像，并重构出完整的全景图像。而采用单一CCD一次性获取的全景DR图像，则图像分辨率不高，且设备昂贵，难以普及。这样在医学图像分析中大大降低了医生的工作效率，也对医疗诊断的准确性带来了影响。为此医学图像拼接技术因其高分辨和广阔的视角，开始广泛应用于医学图像分析领域。但针对骨科医学图像场景单一的特殊性，采用传统的拼接融合流程技术并不能得到高质量的医学拼接图像，图像色差、伪影等缺陷普遍存在且拼接效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于高效获取高分辨率大视场CCD-DR图像的图像拼接方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：采用CCD阵列采集一定视场范围内的圆形点阵网格模板和实物DR图像；对获取的网格模板DR图像先采用最大类间方差法进行自动阈值分割，再利用连通域检测方法进行特征点提取；在此基础上，对各网格模板DR图像以连通域面积最大的特征点为坐标原点，将其周围所有特征点依次转换为相对坐标，根据相对坐标转换统计出的特征点行列数目确定重叠区域的特征点对，分别在水平方向和垂直方向利用仿射变换进行图像配准，并保存各自对应的仿射变换参数；在CCD-DR图像采集条件保持稳定不变情况下，可重复性调用所保存的网格模板DR图像配准信息，利用仿射变换、三次内插法和灰度平均法先从左到右，再从上到下对实物CCD-DR图像进行拼接处理。

本发明的方法包括以下主要步骤：

1）利用CCD阵列采集一定视场范围内的圆形点阵网格模板和实物DR图像；

2）对获取的CCD-DR图像进行亮度校正和几何畸变校正预处理；

3）在网格模板DR图像中利用自动阈值分割和连通域检测方法进行特征点提取；

4）按CCD阵列顺序，对相邻网格模板DR图像分别在水平方向和垂直方向进行特征点配准；

5）利用步骤4）特征点配准确定的位置变换关系，对CCD阵列采集的实物DR图像，利用仿射变换、三次内插法和灰度平均法，按CCD阵列顺序先从左到右，再从上到下进行多图拼接。

所述的模板是一张圆形等间隔的点阵网格模板，其大小与CCD阵列相对应，并且每个CCD中心对应的网格点面积比周围网格点面积要大一些，以示区别。

利用CCD阵列对模板同时采集多张DR图像，利用相邻模板中圆形点阵的已知对应关系，实现实物CCD-DR图像的拼接。

所述对CCD阵列采集的实物DR图像拼接，是在CCD-DR图像采集条件保持稳定不变情况下，可重复性调用所保存的网格模板DR图像配准信息，按CCD阵列顺序先从左到右，再从上到下利用仿射变换、三次内插法和灰度平均法对实物DR图像进行拼接处理。

本发明的优点是：在DR图像拼接中，针对实物DR图像场景单一不易获取特征点的问题，采用等间隔圆形点阵模板图像有效地提取特征点，可精确确定相邻CCD图像间的配准信息；在CCD-DR图像采集条件保持稳定不变情况下，可重复性调用所保存的网格模板DR图像配准信息对实物DR图像进行拼接处理，从而可高效准确地获取高分辨率大视场的全景DR图像。

具体实施方式

本发明方法要求采用CCD阵列采集一定视场范围内的DR图像进行图像拼接，并且是先利用网格模板DR图像确定相邻CCD-DR图像的位置变换关系，在CCD-DR图像采集条件保持稳定不变情况下，可重复性调用所保存的网格模板DR图像配准信息对实物DR图像进行拼接处理。

本发明的基于模板的CCD-DR图像拼接方法的流程图，获取高分辨率大视场的全景DR图像，其具体实施步骤如下：

1、CCD-DR图像采集

采用CCD阵列分别采集等间隔圆形点阵网格模板和实物DR图像，并将图像数据输入计算机系统。

2、CCD-DR图像预处理