一种三维数字体积图像变形测量方法
专利汇可以提供一种三维数字体积图像变形测量方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种三维数字体积图像 变形 测量方法，其包括步骤：(1)在变形前数字体积图像上选取离散 采样 点；(2)确定参考子体积及搜索区域尺寸；(3)基于三维快速 傅立叶变换 方法对参考子体积及搜索区域进行三维图像相关运算；(4)建立图像灰度三维求和表和图像 能量 三维求和表；(5)利用步骤(3)运算结果及三维求和表求解三维零均值归一化互相关系数矩阵；(6)运用基于梯度的三维亚 体素 位移 定位 算法 计算采样点的亚体素位移值；(7)根据步骤(3)～步骤(6)计算所有采样点处的准确位移值，得到整个变形后体积图像相对于变形前体积图像的三维位移场；(8)根据连续介质 力 学中拉格朗日应变张量理论计算数字体积图像的三维应变场。本发明能精确、高效地测量数字体积图像的三维变形。，下面是一种三维数字体积图像变形测量方法专利的具体信息内容。
1.一种三维数字体积图像变形测量方法，其包括如下步骤：
(1)将未发生变形的三维数字体积图像作为参考体积图像F(x，y，z)，将发生变形的三维数字体积图像作为变形体积图像G(x，y，z)；在参考体积图像F(x，y，z)上选定一系列离散采样点，设其中任意一个采样点的坐标为(α，β，γ)；
(2)分别以所述步骤(1)中的采样点为中心，选定包含Lx×Ly×Lz个体素的长方体作为参考子体积f(x，y，z)；在变形体积图像G(x，y，z)中，分别以采样点坐标(α，β，γ)为中心，各自选定包含Mx×My×Mz个体素的长方体作为搜索区域g(x，y，z)，且Mx＝My＝Mz＞Lx＝Ly＝Lz；
(3)对于每一个采样点(α，β，γ)，分别对其对应的参考子体积f(x，y，z)和相应的搜索区域g(x，y，z)进行三维图像相关运算，其运算结果P为：
其中，*代表复共轭；FT3[·]和 分别表示三维快速傅立叶正变换和逆变换；
和 分别代表参考子体积f(x，y，z)图像灰度三维
矩阵和搜索区域g(x，y，z)体积图像灰度三维矩阵；
(4)根据每一个采样点(α，β，γ)所对应的搜索区域g(x，y，z)的图像灰度值，利用快速递推法分别建立变形后数字体积图像灰度三维求和表Sg及图像能量三维求和表(5)通过所述步骤(4)所建立的三维求和表Sg和 进行快速查表运算，并根据所述步骤(3)的相关运算结果，计算采样点(α，β，γ)所对应的参考子体积f(x，y，z)和相应的搜索区域g(x，y，z)之间的三维零均值归一化互相关系数矩阵[C(u，v，w)](α，β，γ)；
(6)采用基于梯度的三维亚体素位移定位算法，在零均值归一化互相关系数矩阵的最大峰值所在位置附近进行亚体素插值运算，求得参考数字体积图像中采样点(α，β，γ)在相应变形后体积图像中的准确位置坐标(U，V，W)，其中，U＝u+Δu，V＝v+Δv，W＝w+Δw，(u，v，w)代表由所述三维零均值归一化相关系数矩阵[C(u，v，w)](α，β，γ)中最大元素所确定的整体素位移值，(Δu，Δv，Δw)是由基于梯度的三维亚体素位移定位算法计算所得的亚体素位移值；
(7)重复所述步骤(3)～步骤(6)，计算所有参考体积图像中的采样点在变形后数字体积图像中的准确位置，进而得到整个变形后体积图像相对于参考体积图像的三维位移场；
(8)根据连续介质力学中拉格朗日应变张量理论计算数字体积图像的三维应变场：
其中，1≤i，j，m≤3，U1＝U，U2＝V，U3＝W。
2.如权利要求1所述的一种三维数字体积图像变形测量方法，其特征在于：所述步骤(2)中，在所述Lx×Ly×Lz个体素的长方体中，Lx＝Ly＝Lz，且它们取30～60之间的整数，单位为体素；在所述Mx×MY×Mz个体素的长方体中，Mx＝Mv＝Mz，且它们取35～100之间的整数，单位为体素，且Mx＝My＝Mz＞Lx＝Ly＝Lz。
3.如权利要求1所述的一种三维数字体积图像变形测量方法，其特征在于：所述步骤(4)中，所述三维求和表Sg和 分别：
sg(x，y，z) ＝ g(x，y，z)+sg(x，y-1，z)+sg(x-1，y，z)+sg(x-1，y-1，z-1)+sg(x，y，z-1)-sg(x，y-1，z-1)-sg(x-1，y，z-1)-sg(x-1，y-1，z)，
其中，三维求和表Sg和 分别包含Mx×My×Mz个元素；g(x，y，z)代表搜索区内中心坐标为(x，y，z)的体素所对应的灰度值；而x，y，z取整数，且当x，y，z≤0时，
4.如权利要求2所述的一种三维数字体积图像变形测量方法，其特征在于：所述步骤(4)中，所述三维求和表Sg和 分别：
sg(x，y，z) ＝ g(x，y，z)+sg(x，y-1，z)+sg(x-1，y，z)+sg(x-1，y-1，z-1)+sg(x，y，z-1)-sg(x，y-1，z-1)-sg(x-1，y，z-1)-sg(x-1，y-1，z)’
其中，三维求和表Sg和 分别包含Mx×My×Mz个元素；g(x，y，z)代表搜索区内中心坐标为(x，y，z)的体素所对应的灰度值；而x，y，z取整数，且当x，y，z≤0时，
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种三维数字体积图像变形测量方法，其特征在于：所述步骤(5)中，所述三维零均值归一化互相关系数矩阵[C(u，v，w)(α，β，γ)为：
其中，
且
P(u，v，w)由 所述 步 骤(3)中 的三 维 快速 傅 立叶 变 换方 法 快速 求 解，即Q(u，v，w)和G(u，v，w)中的三重求和项通过所述步骤
(5)中的快速查表方式求解；F通过算术运算求解。
一种三维数字体积图像变形测量方法
技术领域
背景技术
发明内容
和 分别代表参考子体积f(x，y，z)图像灰度三维矩阵和搜索区域g(x，
y，z)体积图像灰度三维矩阵；(4)根据每一个采样点(α，β，γ)所对应的搜索区域g(x，y，z)的图像灰度值，利用快速递推法分别建立变形后数字体积图像灰度三维求和表Sg及图像能量三维求和表 (5)通过所述步骤(4)所建立的三维求和表Sg和 进行快速查表运算，并根据所述步骤(3)的相关运算结果，计算采样点(α，β，γ)所对应的参考子体积f(x，y，z)和相应的搜索区域g(x，y，z)之间的三维零均值归一化互相关系数矩阵[C(u，v，w)](α，β，γ)；(6)采用基于梯度的三维亚体素位移定位算法，在零均值归一化互相关系数矩阵的最大峰值所在位置附近进行亚体素插值运算，求得参考数字体积图像中采样点(α，β，γ)在相应变形后体积图像中的准确位置坐标(U，V，W)，其中，U＝u+Δu，V＝v+Δv，W＝w+Δw，(u，v，w)代表由所述三维零均值归一化相关系数矩阵[C(u，v，w)](α，β，γ)中最大元素所确定的整体素位移值，(Δu，Δv，Δw)是由基于梯度的三维亚体素位移定位算法计算所得的亚体素位移值；(7)重复所述步骤(3)～步骤(6)，计算所有参考体积图像中的采样点在变形后数字体积图像中的准确位置，进而得到整个变形后体积图像相对于参考体积图像的三维位移场；(8)根据连续介质力学中拉格朗日应变张量理论计算数字体积图像的三维应变场： 其中，1≤i，j，m≤3，U1＝U，U2＝V，U3＝
W。
具体实施方式
矩阵和搜索区域g(x，y，z)体积图像灰度三维矩阵；
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