[发明专利]一种基于层次邻域谱特征的微分同胚非刚性配准算法

权利要求书

1.一种基于层次邻域谱特征的微分同胚非刚性配准算法，其特征在于，包括：

(1)对参考图像R和浮动图像M分别生成参考图像金字塔R_i(i＝1，2，...，N)和浮动图像金字塔M_i(i＝1，2，...，N)；

(2)初始化应用于第一层浮动图像M₁上的速度场v₁；

(3)设置当前待配准的图像层数i＝1，从第一层开始进行配准；

(4)判断i≤N是否成立，如果是则继续步骤(5)，否则转至步骤(14)；

(5)如果i1，初始化当前层的速度场v_i；

(6)判断配准条件是否收敛，如果是则转至步骤(13)，否则继续步骤(7)；

(7)利用层次邻域谱匹配算法计算从R到的更新场u_R→M；

(8)利用层次邻域谱匹配算法计算从M到的更新场u_M→R；

(9)计算平均更新场u←(u_R→M-u_M→R)/2；

(10)平滑平均更新场u←K_fluid*u；

(11)利用平滑后的更新场u来计算速度场

(12)平滑速度场v_i←K_diffuse*v_i，转至步骤(6)执行；

(13)输出当前层的最优配准变换然后i＝i+1并转至步骤(4)执行；

(14)输出最终的最优变换φ^*；

所述步骤(7)和步骤(8)中层次邻域谱匹配算法，包括：

(a)对参考图像R和浮动图像M分别逐像素遍历，并判断是否遍历结束，如果没有结束，设定当前中心像素p并顺序执行步骤(b)，如果当前图像已遍历结束，则跳转至步骤(i)；

(b)初始化层次邻域层数k＝10，当前层数l＝1；

(c)判断l≤k是否成立，如果成立，顺序执行步骤(d)，针对当前中心像素p开始进行层次邻域谱特征λ_l计算，否则转至步骤(h)；

(d)针对当前中心像素p，构造当前层对应的线图L(S)；

(e)生成线图L(S)对应的邻接矩阵A；

(f)对邻接矩阵A进行谱分解，从而计算当前第l层的层次邻域谱特征

(g)从当前第l层的层次邻域谱特征λ_l中选择该层的主谱特征

(h)连接当前中心像素p的每层对应的主谱特征来生成当前中心像素p的最终层次邻域谱特征χ_R(p)或χ_M(p)，转至步骤(a)更新中心像素p；

(i)根据参考图像R对浮动图像M的层次邻域谱特征χ_R(p)或χ_M(p)进行排序；

(j)将参考图像R和浮动图像M的层次邻域谱特征χ_R(p)和χ_M(p)分别嵌入到各自的特征空间R＝(I_R,X_R,χ_R)和M＝(I_M,X_M,χ_M)中；

(k)寻找映射c实现从参考图像R到浮动图像M的映射

2.根据权利要求1所述的一种基于层次邻域谱特征的微分同胚非刚性配准算法，其特征在于，所述步骤(1)中采用基于小波分解的多分辨率策略分别对参考图像R和浮动图像M进行多分辨率分解，分别生成参考图像金字塔R_i(i＝1，2，…，N)和浮动图像金字塔M_i(i＝1，2，…，N)。

3.根据权利要求1所述的一种基于层次邻域谱特征的微分同胚非刚性配准算法，其特征在于，所述步骤(d)中构造当前层对应的线图L(S)，包括：

首先构建星图S；然后在星图S中，用边pq_j的权重r_j相减来构造线图L(S)。