[发明专利]基于启发式树搜索的血管结构3D/2D刚性配准方法及装置

权利要求书

1.基于启发式树搜索的血管结构3D/2D刚性配准方法，其特征在于：其包括以下步骤：

(1)利用3D和2D血管拓扑一致性来实现血管图匹配，将图的匹配结果表示为成对的3D和2D边的集合；

(2)将血管匹配过程看作是在已有的血管对上增加一对新的匹配边的连续过程，将匹配过程分解为连续状态，并用于搜索树的构造；

(3)在搜索树的每个节点上，使用一个封闭解来计算基于血管点密集匹配的配准结果，设计一个评价配准质量和配准质量的节点评分；

(4)在A-star搜索算法的基础上，利用一种改进的启发式树搜索策略，寻找节点得分最高的最优结果。

2.根据权利要求1所述的基于启发式树搜索的血管结构3D/2D刚性配准方法，其特征在于：所述步骤(1)中，血管图表示为其中为顶点集合，ε为边的集合，包含血管的端点和分叉点，边表示为连接两个相邻顶点的曲线，3D血管图和2D血管图的匹配分别表示为顶点对的集合边对的集合π^ε通过直接导出。

3.根据权利要求2所述的基于启发式树搜索的血管结构3D/2D刚性配准方法，其特征在于：所述步骤(1)中，根据公式(1),3D和2D血管结构的配准表示为找到3D血管的最优变换T，在该变换T作用后的3D血管的投影与2D血管达到最佳对齐，

其中T表示3D刚性变换，表示两个血管图的量化距离，P为透视投影操作，它是由X射线成像设备决定的且不变的；根据公式(2),当已知血管边的匹配时，配准重新描述为找到3D血管的最优变换，使每个3D血管边与2D血管边达到最佳对齐

因此，配准问题则转变成同时计算变换T和匹配π^ε的问题。

4.根据权利要求3所述的基于启发式树搜索的血管结构3D/2D刚性配准方法，其特征在于：所述步骤(2)中，根据π^ε的表达式，血管图的匹配描述为逐步增加新的匹配边对的连续过程这个特性将匹配过程分解为连续的状态，并且利用这些状态构建搜索树；在构建搜索树的过程中，为了保证拓扑连续性，新加入的血管边对满足以下两个条件：

(a)和的开始顶点包含于已匹配的顶点集合中而它们的结束顶点不在其中；

(b)不存在两条边重叠的情况，这个步骤表达为有效配对探测，给定两个血管图和以及当前状态的匹配结果获得多组候选匹配边

5.根据权利要求4所述的基于启发式树搜索的血管结构3D/2D刚性配准方法，其特征在于：所述步骤(2)中，在一个搜索树的根节点选中一对顶点，并沿着树开始拓展分支，每一次拓展的新的树节点，边的匹配结果π^ε更新；节点的匹配结果由π^ε决定，也更新；新的刚性变换T通过解决公式(2)来获得；一个于匹配π^ε和配准T相关的分数被计算得到，搜索树的每个节点定义为