CT成像资料ppt课件

医学图象处理医学图象处理上海理工大学医学图象配准医学图象配准医学影象设备在最近十年中得到迅速的发展，并广泛应用于临床诊断和治疗中。由于成像的原理和设备不同，存在有多种成像模式（解剖成像、功能成像）。 对人脑可用多种模式成像配准的目的：将多中成像模式或同一种模式得到的多幅图象综合分析，更好的了解组织情况。解决的问题：几幅图象的严格对齐 1第六章：医学图象配准第六章：医学图象配准引言引言本章的主要内容 ： 配准的基本概念 医学图象基本变换 配准的类型基本空间变换模型主要的配准方法 配准的评估主要掌握 ：配准的基本概念以及刚体变换2第六章：医学图象配准第六章：医学图象配准6.1 配准的概念配准的概念对几幅不同的图像作定量分析，首先要解决这 几幅图像的严格对齐 问题，这就是我们所说的 图像的配准 （ image registration）。医学图像配准 是指对于一幅医学图像寻求一种（或一系列）空间变换 ，使它与另一幅医学图像上的对应点达到 空间上的一致 。这种一致是指人体上的同一解剖点在两张匹配图像上有相同的空间位置（位置一致，角度一致、大小一致）。几幅图象信息综合的结果称作 图象的融合 （ image fusion）。 3第六章：医学图象配准第六章：医学图象配准第一节第一节 配准概念配准概念图象配准示意图（从不同角度，不同位置得拍摄的照片，每张照片反映某些方面的特征） ： 配准实现过程：1. 获得特征图象：不同角度、不同条件2. 图象配准：通过空间变换（移动和旋转），使两幅图象对齐3. 图象融合：得到整体特征图象 4第六章：医学图象配准第六章：医学图象配准第一节第一节 配准概念配准概念实例 ：56第六章：医学图象配准第六章：医学图象配准第二节第二节 基本变换基本变换几何变换的种类 ： 刚体变换 仿射变换 投影变换 弯曲变换7第六章：医学图象配准第六章：医学图象配准第二节第二节 基本变换基本变换刚体变换 ：指物体内部任意两点间的距离及平行关系保持不变（处理人脑图像，对不同方向成像的图像配准常使用刚体变换）仿射变换 ：保持平行性，但距离发生变化，直线还是直线（校正成像设备的误差产生的畸变）投影变换 ：直线映射成直线，平行性和两点间的距离变化（二维投影图象与三维图象的配准）弯曲变换 ：直线变成曲线 (解剖图谱变形拟合图象数据 ) 8第六章：医学图象配准第六章：医学图象配准6.3 配准的类型配准的类型根据成像模式的不同，以及配准对像间的关系等，医学图像配准可有多种不同的分类方法：9第六章：医学图象配准第六章：医学图象配准第三节第三节 配准类型配准类型1. 同一对象的图象配准单模图象配准 ：相同的成像设备，不同角度或 时间或不同成像条件多模图象配准 ：不同的成像设备10第六章：医学图象配准第六章：医学图象配准第三节第三节 配准类型配准类型单模配准的典型应用：（ 1） 不同 MR加权像间的配准T1 加权像T2 加权像质子密度加权像不同组织表现不同强度见书本 p143页信息互补（ 2） 电镜图象序列的配准不同时间采集的多幅图象（时间序列图象）粒子移动，形态变化研究生长现象11第六章：医学图象配准第六章：医学图象配准第三节第三节 配准类型配准类型单模配准的典型应用：（ 3） fMRI图象序列的配准（ 4） 胸腹部脏器的图象配准不同时刻的三维脏器图象 四维图象分析时间序列图象，大脑活动会产生氧摄取量和血流间的不平衡MRI图象测得信号的改变解决：参考点位置确定（定位问题）运动过程中的局部变形和噪声问题12第六章：医学图象配准第六章：医学图象配准第三节第三节 配准类型配准类型多模医学图象配准：待配准的两幅图象来源于不同的成像设备。解剖图象： CT：对密度差异较大的组织效果好MRI：可识别软组织较高的空间分辨率功能图象： SPECT/PET：能反映人体的功能和代谢信息空间分辨率差一般临床上的应用：CT（或 MRI）和 SPECT（或 PET）的综合分析，同时提供功能和解剖信息 13第六章：医学图象配准第六章：医学图象配准第三节第三节 配准类型配准类型多模医学图象配准：人脑 MR/PET图象配准上排：轴向图； 中间：矢状图； 下排：冠壮图左： PET图象； 中： MRI图象； 右：融合图象难点：由于扫描设备的原理不同，两种断层图象间并不存难点：由于扫描设备的原理不同，两种断层图象间并不存 在简单的一一对应关系在简单的一一对应关系 14第六章：医学图象配准第六章：医学图象配准第三节第三节 配准类型配准类型2. 不同对象的图象配准被试图象典型正常图象疾病的典型图象对比是否出现异常是否属于同类难点：不同对象形状、大小、位置差异方法：1）确定一个共同的标准。要求有一个详细标记人体各个解剖位置的计算机化标准图谱，如 Talairach标准空间，把两幅图象分别映射到图谱，再比较15第六章：医学图象配准第六章：医学图象配准第三节第三节 配准类型配准类型Talairach人脑图谱 对两个病人的 PET或 MR图象进行比较，首先把二者的图象都映射到这个共同的参考空间，然后再比较不同对象的图象配准方法：胼胝体16第六章：医学图象配准第六章：医学图象配准第三节第三节 配准类型配准类型用非线性变换法配准不同人脑表面沟回2）非线性形变法将三维图象逐渐变形，最终较好的与另一个三维图象匹配不同对象的图象配准方法：17第六章：医学图象配准第六章：医学图象配准第三节第三节 配准类型配准类型3. 图象与图谱配准或与物理空间配准在手术导航系统中解决图象象素与实际物理空间的位置配准图象空间 立体定向装置、人体实体空间坐标变换实现方法：18第六章：医学图象配准第六章：医学图象配准6.4 基本空间变换模型基本空间变换模型医学图像配准采用均匀坐标系统，在二维空间，从坐标（ x,y）到新坐标（ x,y）的变换可以表示为：三维空间变换可以表示为：19第六章：医学图象配准第六章：医学图象配准 图像的变换模型 ： 刚体变换（二维刚体变换、三维刚体变换） 全局尺度变换 仿射变换（ 9参数仿射变换、一般仿射变换） 透视变换 * 非线性空间变换 *第四节第四节 空间变换空间变换20第六章：医学图象配准第六章：医学图象配准医学图象配准在大多数情况下是采用刚体变换模型。人体的很多组织可以 近似 为刚体，如骨头、由颅骨固定的大脑等刚体变换： 平移 、 旋转（ 1）刚体变换物体内部两点间的距离和角度保持不变物体内部两点间的距离和角度保持不变第四节第四节 空间变换空间变换21第六章：医学图象配准第六章：医学图象配准 二维刚体变换：沿 x轴平移：向右平移 p为正向左平移 p为负矩 阵 公式：变换 公式： 其中 x 与 y 是平移后的 结 果第四节第四节 空间变换空间变换22第六章：医学图象配准第六章：医学图象配准沿 y轴平移： 向上平移 q为正向下平移 q为负矩 阵 公式：变换 公式： 其中 x 与 y 是平移后的 结 果第四节第四节 空间变换空间变换23第六章：医学图象配准第六章：医学图象配准绕坐标原点旋转：矩 阵 公式：变换 公式：第四节第四节 空间变换空间变换24第六章：医学图象配准第六章：医学图象配准复合变换：不同顺序的变换得到的结果是不同。先沿 x轴 平移，再沿 y轴 平移，最后 绕 原点旋 转先 绕 原点旋 转 ，再沿 y轴 平移，最后沿 x轴 平移第四节第四节 空间变换空间变换25第六章：医学图象配准第六章：医学图象配准举例：设刚体变换先绕坐标原点旋转 10，再沿 x轴 平移 4个 单 位，然后沿 y轴 平移 9个 单 位设刚体变换先 沿 x轴 平移 4个 单 位，再沿 y轴 平移 9个 单 位，然后 绕坐标原点旋转 10第四节第四节 空间变换空间变换26第六章：医学图象配准第六章：医学图象配准第四节第四节 空间变换空间变换对于一个给定的变换结果，可以有许多不同的变换途径先沿 X轴平移 2.3764个单位再沿 Y轴平移 9， 5579个单位最后绕坐标原点旋转 10度27第六章：医学图象配准第六章：医学图象配准 三维刚体变换：沿 x轴平移向右平移 p为正向左平移 p为负矩 阵 公式：变换 公式： 其中 x ,y ,z 是平移后的 结 果第四节第四节 空间变换空间变换28第六章：医学图象配准第