利用光线投射法虚拟X光线图片进行基于灰度的2D/3D配准算法研究

陈克寒，杨华民

（长春理工大学　计算机科学技术学院，长春　130022）



利用光线投射法虚拟X光线图片进行基于灰度的2D/3D配准算法研究

陈克寒，杨华民

（长春理工大学计算机科学技术学院，长春130022）

摘要：2D/3D图像配准是一种图像信息融合技术，解决了医学图像领域不同维度的图像存在信息缺失的问题，在临床诊疗和手术导航中都有广泛的应用。所采用的配准方法是基于图像灰度的配准，通过以光线跟踪算法（Ray Casting）为基础的数字影像重建技术对CT体数据进行操作，从而生成虚拟X光线图像，使其与待配准的X光线图像进行比较，进行相似性测度的计算，通过优化算法使测度值达到最小。实验结果表明，本算法精度较高，而且当改变曝光强度，添加噪声等条件下，仍能保证很好的精度。

关键词：2D/3D配准；光线投射算法；Powell算法

随着医学成像技术的迅猛发展，对于患者病灶信息的采集方法多种多样，但在这些主流的方法都只能够获取病灶部位的某些方面信息，比较局限。这是由于成像原理的差异，使得其功能受到一定限制。为了使得不同技术之间的信息可以充分利用，弥补信息不完整而造成的诊断和治疗误差，使得临床诊断更加精确，由此而产生了医学图像配准技术。2D/3D配准技术可以提高膝关节外科手术中医生操作的准确性而且在膝关节术后康复治疗分析中也发挥着关键作用。Takaharu Yamazaki等［1］采用基于轮廓的配准算法，对膝关节空间建模，对获得的X光线图像进行去噪，边缘提取等处理，通过虚拟的点光源到轮廓边缘连线与膝关节模型的距离之和作为相似性测度，完成配准算法［2］。……