亞像素?cái)鄬訄D像配準(zhǔn)數(shù)據(jù)集的建立

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1、亞像素?cái)鄬訄D像配準(zhǔn)數(shù)據(jù)集的建立作者：譚立文，胡南，宋林，吳毅，張紹祥【摘要】目的針對(duì)數(shù)字化冰凍銑切斷層圖像的特點(diǎn)，探討一種實(shí)用的高精度圖像配準(zhǔn)方法，建立基于數(shù)字化斷層圖像的亞像素級(jí)配準(zhǔn)數(shù)據(jù)集。方法采用冰凍銑切技術(shù)獲取成年男性頭頸標(biāo)本的冰凍連續(xù)斷層圖像，在Matlab軟件中自動(dòng)提取定標(biāo)點(diǎn)圖像特征，采用基于2點(diǎn)的剛體變換算法實(shí)現(xiàn)圖像的自動(dòng)配準(zhǔn)。結(jié)果配準(zhǔn)后圖像定標(biāo)點(diǎn)與基準(zhǔn)配準(zhǔn)點(diǎn)的誤差小于1個(gè)像素，達(dá)到亞像素水平。結(jié)論采用外定標(biāo)的圖像配準(zhǔn)算法可建立亞像素級(jí)的配準(zhǔn)數(shù)據(jù)集，定位標(biāo)記物的準(zhǔn)確識(shí)別是獲得亞像素級(jí)配準(zhǔn)數(shù)據(jù)集的保證?！娟P(guān)鍵詞】圖像配準(zhǔn)；冰凍斷層；數(shù)字化人體Abstract:Objectiv

2、eTofurtherinvestigatethemethodofimageregistrationandtoconstructasubpixellevelregistrationdatasetforsectionalimages.MethodsAmiddleagedmalefrozenspecimensectionalimagesoftheheadandneckwereacquiredusingcryosectiomemethod.WiththesoftwareofMatlab,thecharacteroftheexcalibratorwasacquiredautomatical

3、ly,andthedatasetwereautoregistratedbasedontwopointprojectivetransformationalgorithm.ResultsAfter13registration,theerrorbetweentheexcalibratorandthebenchmarkwaslessthan1pixel,whichhasreachedsubpixellevel.ConclusionRegistrationalgorithmwithexcalibratorcanconstructasatisfyingsubpixellevelregis

4、trationdatasetforsectionalimages.Keywords:imageregistration;cryosection;digitalhuman斷層圖像配準(zhǔn)是指對(duì)于一幅斷層圖像尋求一種（或一系列）的空間變換，使它與另一幅斷層圖像上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)達(dá)到空間上的一致［12］。數(shù)字化可視人體和數(shù)字動(dòng)物等數(shù)字化模型的原始數(shù)據(jù)是經(jīng)數(shù)控機(jī)床加工成平面后，經(jīng)相機(jī)數(shù)字化后而獲得的［2］，數(shù)據(jù)存在人為的、機(jī)械的或設(shè)備的誤差，圖像坐標(biāo)體系不一致，影響數(shù)據(jù)集的后續(xù)研究和所建數(shù)字模型的精度。為此，本文根據(jù)冰凍銑切斷層數(shù)據(jù)的獲取特點(diǎn)，采用基于2點(diǎn)的剛體變換算法，建立一套基于Matlab軟件的圖

5、像自動(dòng)配準(zhǔn)方法和軟件，探討高精度配準(zhǔn)圖像數(shù)據(jù)集建立的方法，以期建立亞像素級(jí)的數(shù)字化斷層圖像的配準(zhǔn)數(shù)據(jù)集。1材料與方法1.1數(shù)據(jù)源13選擇經(jīng)10%福爾馬林固定1年左右的男性成年尸體2具，自胸骨角平面橫斷，按矢狀位截去兩側(cè)肩部，保留頭頸部。將1例標(biāo)本按矢狀位，另1例標(biāo)本按冠狀位放置于冰凍包埋箱內(nèi)冰凍，采用中國(guó)數(shù)字化可視人體數(shù)據(jù)集采集技術(shù)［2］獲取頭頸部矢狀位、斜冠狀位斷層圖像數(shù)據(jù)，圖像大小為4064×3072像素，層間距為0.2mm。1.2定標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)的獲取首先，對(duì)矢狀位、冠狀位的頭頸部斷層圖像數(shù)據(jù)的定位標(biāo)記物進(jìn)行圖像分析。定位標(biāo)記物為乳白色硅膠管，其內(nèi)填充了紅色的明膠體。乳白色的硅膠管受周

6、圍藍(lán)色明膠體的影響，在斷層圖像上表現(xiàn)為白色，略偏藍(lán)色，其特征值與周?chē)陌耋w相似或相同，不易自動(dòng)獲得其圖像信息。管內(nèi)的紅色明膠填充物則表現(xiàn)為紅色，其紅色特征信息比周?chē)乃{(lán)色明膠包埋體的色彩明顯，可采用圖像處理的方法來(lái)自動(dòng)獲得定位標(biāo)記物的重心坐標(biāo)。其次，分析數(shù)字化斷層圖像上4個(gè)定標(biāo)點(diǎn)最大位移量，以基準(zhǔn)斷層圖像上的定標(biāo)點(diǎn)中心像素坐標(biāo)為中心，設(shè)置4個(gè)矩形的定標(biāo)點(diǎn)分析范圍，確保所有斷層圖像的定標(biāo)點(diǎn)在分析范圍內(nèi)。分析定標(biāo)點(diǎn)圖像與周?chē)尘皥D像RGB的分量（Ir、Ig、Ib）特征，根據(jù)紅色分量與綠色分量的差值（Irb=IrIb）和紅色分量與藍(lán)色分量的差值（Irg=IrIg）來(lái)分割出定位標(biāo)記點(diǎn)

7、的圖像，計(jì)算出定標(biāo)點(diǎn)的重心坐標(biāo)值。13本研究根據(jù)定位標(biāo)記物的特征值，采用Matlab軟件確定所有斷層圖像的4個(gè)自定義矩形框中符合紅色定標(biāo)物特征值的所有點(diǎn)的坐標(biāo)值，并計(jì)算每個(gè)定位標(biāo)記物的重心坐標(biāo)，將計(jì)算的結(jié)果存入Excel文件中。Matlab核心代碼如下：if(RGB(i,j,1)＞80)&&(RGB(i,j,1)-RGB(i,j,2)＞10)&&(RGB(i,j,1)-RGB(i,j,3)＞10)xy(k,kk,