[发明专利]生物组织序列切片显微图像的配准方法及装置

说明书

本发明涉及图像处理和神经科学领域，具体涉及一种生物组织序列切片显微图像的配准方法及装置。旨在解决无法在生物组织相邻切片显微图像间寻找到真实可靠的对应点信息的问题。为此目的，本发明中提出了一种生物组织序列切片显微图像的配准方法，包括：获取生物组织序列切片显微图像中各相邻切片显微图像的对应点；调整所获取的各对应点的位置；依据调整后的各对应点的位置，对生物组织序列切片显微图像进行图像形变。通过本发明可以找到相邻切片显微图像之间真实可靠的对应点信息，从而保证了生物组织序列切片显微图像配准的精度。

技术领域

本发明涉及图像处理和神经科学领域，具体涉及一种生物组织序列切片显微图像的配准方法及装置。

背景技术

目前，基于电镜成像技术的生物组织序列切片显微图像三维重建方法主要包括序列断面成像方法和序列切片成像方法。其中，序列断面成像方法的步骤主要包括：将生物组织样品固定在电镜样品腔室内，在对其表明成像后通过钻石刀切削或采用离子束轰击的方式去除十纳米厚度的样品表面，再次对处理过的样品进行成像，重复上述过程直至获得所有样品的图像。通过上述成像方法获得的图像序列能够很容易进行配置，但是在成像过程中无法保留样品，进而无法对样品进行二次成像。序列切片成像方法是通过超薄切片机将生物组织样品切割为数十纳米厚度的切片，并收集在导电载体上，再放到电镜中进行成像。该方法能够保留切片并多次利用，且可以通过多台电镜并行成像的方式加速图像获取，相比于序列断面成像方法，序列切片成像方法更加适用于大样品块的高精度重建。但序列切片成像方法由于在制样、切片、收集和成像过程中会出现不同程度的组织形变，以及褶皱、撕裂等问题，因此需要更为复杂的配准算法将这些切片显微图像进行三维重建。

序列切片成像方法的三维非线性配置方法主要包括尺度不变算子方法和块匹配方法。其中，尺度不变算子方法是选择一幅图像作为基准层图像，依次向前和向后配准相邻层的图像，直至所有的图像两两配准完毕。该方法虽然降低了三维图像配准的难度，但其中误差的累积和传播会极大的影响最终的配准结果，尤其是对于远离基准层的图像，为满足图像序列配准结果的连续性，其形变要远大于真实情况。

另一种是块匹配方法，其主要步骤包括：首先，假设生物样品的形状在相邻切片图像中平滑变化，而且每个切片图像所受到的非线性形变是相互独立的，与相邻切片无关。然后，将每个切片图像表示为一个三角形弹簧网格，通过两两块匹配寻找网格顶点在其他切片中的对应位置，切片内和切片间的位置关系由网格顶点间虚拟的弹性势能来体现弹性约束，在配准过程中附加全局弹性约束来最小化非线性形变。为了保证块匹配结果的有效性，该方法要求相邻切片间图像内容不能发生太大变化，即对切片厚度提出苛刻要求。对于切片上存在褶皱、撕裂等生物样品形状变化剧烈的异常情况，该方法也无法进行有效处理。

同时，由于生物组织样品的微观结构不具备规则的形状，即生物组织样品在不同切片间的图像的内容应该是不相同的，只是在切片厚度比较小的情况下具有一定的相似性，因此所以无论是采用尺度不变算子还是块匹配，都无法在相邻切片显微图像间寻找到真实可靠的对应点信息，从而导致生物组织序列切片显微图像的配准精度较低。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决无法在相邻切片显微图像间寻找到真实可靠的对应点信息的技术问题，本发明的一方面，提出了一种生物组织序列切片显微图像的配准方法，包括：

获取生物组织序列切片显微图像中各相邻切片显微图像的对应点；

调整所获取的各对应点的位置；

依据所述调整后的各对应点的位置，对所述生物组织序列切片显微图像进行图像形变。

优选地，“获取所述生物组织序列切片显微图像中各相邻切片显微图像的对应点”包括采用SIFT flow算法获取各相邻层生物组织序列切片显微图像的对应点。

优选地，“采用SIFT flow算法获取各相邻层图像的对应点”具体包括：