面向骨科术中X线全长像拼接算法及应用研究

• 作 者: 朱传礼
• 出 处: 哈尔滨工业大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 骨科X线图像 图像拼接 特征检测 SIFT算法

在进行人体脊柱或其他部位的骨科手术时,有时需要获取完整对象如脊柱全长的X线解剖结构图,来辅助医生对手术操作及手术质量的评估。当前,由于X线成像设备受尺寸及拍摄位置等因素的限制,获取的X线图像视野范围往往较窄,无法通过一次拍片对整体病灶区域进行完整成像。目前,主流方法是使用X线成像设备分区域进行多次拍摄,获取关于人体脊柱等骨科部位的分段医学X线图像后,通过影像工作站后期图像处理形成完整的全景图像,这种方式要求特定设备且耗费时间较长,难以满足手术进行中对整体区域X线图像的评估要求。而随着数字图像处理技术在医学影像中的广泛应用,数字化医学图像拼接能够实现骨科X线图像快速、准确地在手术室中拼接,为医生的术中评估提供可靠依据。本文主要实现一种面向医学骨科X线图像的拼接技术,主要内容如下:在医学X线图像拼接技术基本流程的确定上,本文通过对医学图像拼接领域的研究成果进行总结后,确定了关于医学X线图像的获取及预处理方法、图像配准方法以及图像融合方法。在特征提取阶段,本文针对实际应用中SIFT算法在医学骨科X线图像上检测到的特征点数量较少的问题,以及在不同医学骨科X线上图像间检测到的特征点数量差异较大的问题,提出基于图像对比度信息自动调整对比度阈值的改进SIFT算法,主要通过定义图像的对比度值来自动调整SIFT算法中的对比度阈值,使得在不同医学骨科X线图像上提取出的特征点数量均明显提升且位于合适范围。在特征匹配阶段,本文针对使用欧式距离匹配后匹配点对之间出现的“一对多”或“多对一”问题,提出使用皮尔逊相关系数对重复匹配点对进行进一步的匹配筛选,剔除其中多余的重复匹配点对,保证匹配点对之间的唯一匹配关系,提高匹配准确率。研究基于平台实现的多幅医学骨科X线图像的拼接系统,拼接系统用于自动化拼接由X线成像设备拍摄的医学骨科X线图像。实验表明拼接后的完整X线图像中目标完整、细节清晰。与传统医学影像拼接方法相比,本文方法在面对噪声大、对比度低的医学X线图像时能在保证正确度的情况下减少运行时间,对于临床骨科手术的术中评估具有一定的应用价值。