专利名称：一种肺4d-ct图像数据层间插值方法
技术领域：
本发明涉及一种医学图像处理领域，具体是指一种肺4D-CT图像数据层间插值方法。
背景技术：
由于肺部4D-CT数据提供了与呼吸运动相关的信息，对引导精确放射治疗有重要意义，因此在肺癌放射治疗中越来越受重视。然而，考虑到辐射的风险，肺4D-CT数据通常只能获得有限个扫描层，这样使得数据层间分辨率过大，导致低的纵向(Z轴方向)分辨率。这种低分辨率的数据常常引入视觉伪影，例如血管的不连续性以及部分容积效应，4D-CT图 像数据是由多个相位不同的3D-CT图像数据构成。提高图像层间分辨率的方法主要是插值。常用的插值方法有线性插值、三次样条插值等。这些插值方法的主要优势是计算的简便。然而，不可避免的会产生模糊边缘和不良伪影，且其血管不连续性和部分容积效应不能得到有效改善。
发明内容
本发明的目的在于提出一种肺4D-CT图像数据层间插值方法，该方法能通过插值，提高肺4D-CT图像的层间分辨率。本发明的目的可通过以下的技术措施来实现一种肺4D-CT图像数据层间插值方法，包括以下步骤(I)读取肺部4D-CT图像，该图像由多个相位不同的肺部3D-CT图像组成；(2)通过线性插值计算方法重建出每个3D-CT图像的多个中间层图像；(3)将重建的多个中间层图像中的每一层图像分成多个原始图像块y ;(4)对于每个3D-CT图像中的每一个原始图像块y，在4D-CT图像除去该3D-CT图像后所剩下的其它多个3D-CT图像范围内，搜索与该原始图像块y最相似的若干相似图像块y'；(5)对搜索到的若干相似图像块y'进行加权平均计算，得出最终输出图像块歹；(6)用步骤(5)计算输出的最终输出图像块F替换相应的原始图像块y;(7)对所有原始图像块I进行步骤(4)、(5),(6)操作，最终完成所有3D-CT图像的插值过程。本发明中，所述步骤(2)中的线性插值计算公式为Y=(Yu+Yd)/2，其中Y为每个3D-CT图像的中间层图像，Yu和Yd为每个3D-CT图像的相邻两层图像。本发明中，所述步骤(4)中，对于每个3D-CT图像中的每一个原始图像块y，搜索与该原始图像块I相似的若干相似图像块y'的搜索方法为计算原始图像块I和相似图像块I'之间的D(y，y')值，选取D(y，y')计算值最小的几个图像块为最终选择的相似图像块y'，D(y，y')的计算公式为，其中:D(y,y')为两个图像块I和I'之间的相似性测度，y(i，j)为原始图像块I中的像素，I' (i, j)为相似图像块y'中的像素，原始图像块y和相似图像块y'的宽度和高度相同，n，m分别为图像块宽度和高度。本发明中，所述步骤(5)中的图像加权平均计算公式为
权利要求
1.一种肺4D-CT图像数据层间插值方法，包括以下步骤 (1)读取肺部4D-CT图像，该图像由多个相位不同的肺部3D-CT图像组成； (2)通过线性插值计算方法重建出每个3D-CT图像的多个中间层图像； (3)将重建的多个中间层图像中的每一层图像分成多个原始图像块y; (4)对于每个3D-CT图像中的每一个原始图像块y，在4D-CT图像除去该3D-CT图像后所剩下的其它多个3D-CT图像范围内，搜索与该原始图像块y最相似的若干相似图像块I'; (5)对搜索到的若干相似图像块y'进行加权平均计算，得出最终输出图像块J; (6)用步骤(5)计算输出的最终输出图像块J替换相应的原始图像块y; (7)对所有原始图像块y进行步骤(4)、(5)、(6)操作，最终完成所有3D-CT图像的插值过程。
2.根据权利要求I所述的肺4D-CT图像数据层间插值方法，其特征在于所述步骤(2)中的线性插值计算公式为Y = (Yu+Yd)/2，其中Y为每个3D-CT图像的中间层图像，Yu和Yd为每个3D-CT图像的相邻两层图像。
3.根据权利要求I所述的肺4D-CT图像数据层间插值方法，其特征在于所述步骤(4)中，对于每个3D-CT图像中的每一个原始图像块y，搜索与该原始图像块I相似的若干相似图像块y'的搜索方法为计算原始图像块y和相似图像块y'之间的D(y，y')值，选取D(y,y/ )计算值最小的几个图像块为最终选择的相似图像块y'，D(y，y')的计算公式为:D (y, = X "1,2 U Wh I) - v'ih j)f，其中=SDky')两个图像块y和y'之间的相似性测度，y(i，j)为原始图像块y中的像素，y' (i，j)为相似图像块y'中的像素，原始图像块I和相似图像块y'的宽度和高度相同，n，m分别为图像块宽度和高度。
4.根据权利要求I所述的肺4D-CT图像数据层间插值方法，其特征在于所述步骤(5)中的图像加权平均计算公式为=，其中为最终输出图像块，《(y，y')为由y) y图像相似性测度D(y, y')计算得到的权值，图像块越相似,权值越大,反之越小，w(y, y')为权计算公式-My,yr) = exp(-)), o为指数函衰减控制参数。
全文摘要
本发明公开了一种肺4D-CT图像数据层间插值方法，包括(1)读取肺部4D-CT图像，该图像由多个相位不同的肺部3D-CT图像组成；(2)通过线性插值计算方法重建出每个3D-CT图像的多个中间层图像；(3)将多个中间层图像中的每一层图像分成多个原始图像块；(4)对于每个3D-CT图像中的每一个原始图像块，在4D-CT图像除去该3D-CT图像中的其它多个3D-CT图像范围内搜索与该原始图像块最相似的若干相似图像块；(5)对搜索到的若干相似图像块进行加权平均计算，得出最终输出图像块；(6)用最终输出图像块替换相应的原始图像块；(7)对所有原始图像块进行操作，最终完成所有3D-CT图像的插值过程。
文档编号A61B6/03GK102743185SQ20121018697
公开日2012年10月24日 申请日期2012年6月7日 优先权日2012年6月7日
发明者冯前进, 张煜, 陈武凡 申请人:南方医科大学