(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210872260.2 (22)申请日 2022.07.20 (71)申请人 北京航空航天大 学 地址 100083 北京市海淀区学院路37号 (72)发明人 田捷　熊菲　安羽　蒋景英　 (74)专利代理 机构 北京市恒有知识产权代理事 务所(普通 合伙) 11576 专利代理师 郭文浩　尹文会 (51)Int.Cl. G06T 7/33(2017.01) G06V 10/762(2022.01) G06T 7/73(2017.01) G06T 7/66(2017.01) G06T 7/10(2017.01) G06T 5/50(2006.01) (54)发明名称 小动物MPI-CT联合成像的双峰配准装置及 其自动配准方法 (57)摘要 本发明属于生物医学成像领域， 具体涉及了 一种小动物MPI ‑CT联合成像的双峰配准装置及 其自动配准方法， 旨在解决现有小动物MPI ‑CT联 合成像的配准标记按照实验者经验放置， 难以实 现完全的三维配准的问题。 本发明包括： 标记物 材料包括用于MPI成像的MPI示踪剂和用于CT成 像的CT造影剂； 双峰配准标记包括玻璃毛细管、 柔性PVC管， 玻璃毛细管中填充MPI示踪剂， 玻璃 毛细管的外层包围一层柔性PVC管， 玻璃毛细管 外壁与柔性PVC管内壁之间填充CT造影剂； 支撑 架用于固定三个双峰配准标记， 支撑架设置于成 像部位的正上方。 本发明通过双峰配准装置在交 替成像模式时无需更换标记物， 并通过自动配准 方法实现MPI图像和CT图像高精度的三维自动配 准。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115049712 A 2022.09.13 CN 115049712 A 1.一种小动物MPI ‑CT联合成像的双峰配准装置， 其特征在于， 所述双峰配准装置包括 标记物材料、 三个双峰配准标记以及支撑架； 所述标记 物材料包括MPI 示踪剂和CT造影剂， 分别用于 MPI成像和CT成像的配准标记； 任一所述双峰配准标记包括玻璃毛细管、 柔性PVC管， 所述玻璃毛细管中填充MPI示踪 剂， 所述玻璃毛细管的外层包围一层柔性PVC管， 所述玻璃毛细管外壁与所述柔性PVC管内 壁之间填充CT造影剂； 所述支撑架用于固定所述 三个双峰配准标记， 所述支撑架设置 于成像部位的正上 方。 2.根据权利要求1所述的小动物MPI ‑CT联合成像的双峰配准装置， 其特征在于， 所述 MPI示踪剂和所述CT造影剂， 相互之间不影响成像效果。 3.根据权利 要求1所述的小动物MPI ‑CT联合成像的双峰配准装置， 其特征在于， 所述双 峰配准标记还 包括堵头； 所述堵头用于保持所述玻璃毛细管与所述 柔性PVC管的密封性。 4.根据权利 要求1所述的小动物MPI ‑CT联合成像的双峰配准装置， 其特征在于， 所述三 个双峰配准标记之间相互倾 斜， 并相交于所述支撑架的顶点。 5.一种小动物MPI ‑CT联合成像的自动配准方法， 其特 征在于， 所述自动配准方法包括： 步骤S10， 通过权利要求1 ‑4任一项所述的小动物MPI ‑CT联合成像 的双峰配准装置， 分 别进行待成像物的MPI投影成像和X ‑CT投影成像； 步骤S20， 基于所述双峰配准标记在成像区域 内的位置， 分别在MPI投影成像的MPI图像 和X‑CT投影成像的CT图像中划分配准区域； 步骤S30， 通过kmeans聚类法， 将所述MPI图像的像素分类成2个像素簇， 并将2个像素簇 的簇心作为配准点； 通过分水岭分割法， 分割所述CT图像的配准标记的边界， 将边界以内的 中心点作为配准 点； 步骤S40， 获取MPI图像的配准点坐标和CT图像的配准点坐标， 基于坐标之间的映射关 系， 进行MPI投影成像的MPI图像和X ‑CT投影成像的CT图像的配准点的缩放、 平移的刚性配 准， 完成MPI ‑CT联合成像的自动配准。 6.根据权利要求5所述的小动物MPI ‑CT联合成像的自动配准方法， 其特征在于， 步骤 S30中通过kmeans聚类法， 将所述MPI图像的像素分类成2个 像素簇， 其方法为： 步骤S311， 在MPI图像的配准区域随机 选取两个 像素点作为聚类的像素簇 簇心； 步骤S312， 计算像素簇 簇心之外的其 他所有像素与像素簇 簇心的欧式距离； 步骤S313， 将每个像素归属到距离最小 的簇心， 作为初始的像素簇， 以2个像素簇中所 有像素值的平均值作为 新的簇心； 步骤S314， 重 复通过步骤S312 ‑步骤S313进行簇心的位置调整， 直至簇心的位置不发生 变化， 并将2个簇心作为配准 点。 7.根据权利 要求6所述的小动物MPI ‑CT联合成像的自动 配准方法， 其特征在于， 所述欧 式距离， 其获取 方法为： 其中， p代表欧式距离， (x1， y1)为像素簇簇心的坐标， (x2， y2)为其他所有像素中任一像 素的坐标。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115049712 A 28.根据权利要求5所述的小动物MPI ‑CT联合成像的自动配准方法， 其特征在于， 步骤 S30中通过分水岭分割法， 分割所述CT图像的配准标记的边界， 其方法为： 步骤S321， 以CT图像的任一双峰配准标记作为种子点； 步骤S322， 在所述CT图像上以所述种子点 为中心进行邻域扫描； 步骤S323， 若邻域像素值比种子点小， 则将邻域像素作为边界点； 否则， 将邻域像素作 为新的种子点， 原来的种子点作为 边界点； 步骤S324， 将遍历邻域后获得的一组边界点分别作为新的种子点， 并重复通过步骤 S322‑步骤S323进行整个CT图像区域的遍历， 获得包含 标记边界的掩模图， 将边界以内的中 心点作为配准 点。 9.根据权利要求5所述的小动物MPI ‑CT联合成像的自动配准方法， 其特征在于， 步骤 S40中进行MPI投影成像的MPI图像和X ‑CT投影成像的CT图像的配准点的缩放、 平移的刚性 配准， 其方法为： P(x)＝Ax+b 其中， x＝(x， y， z)为 刚性配准前像素的空间位置， P(x)为刚性配准后像素的空间位置， A为缩放变换的矩阵， b为平 移向量。 10.根据权利要求5所述的小动物MPI ‑CT联合成像的自动配准方法， 其特征在于， 所述 MPI‑CT联合成像的自动配准之后， 还设置有双模态图像融合的步骤， 其方法为： Sf(x， y， z)＝α SMPI(x， y， z)+SCT(x， y， z) 其中， Sf(x， y， z)为MPI ‑CT融合图像的灰度值， SMPI(x， y， z)为MPI图像的灰度值， SCT(x， y， z)为相对应CT图像的灰度值， x， y， z为图像的三维坐标系空间， α取值为0～1之间， 表示 MPI图像在融合图像中的权 重系数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115049712 A 3