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基于CT/MRI图像配准算法的设计与实现

作　者: 姜涛
导　师: 赵大哲
学　校: 东北大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 角点检测互信息 B样条自由形变
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 83次
引　用: 1次
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内容摘要

医学图像配准是医学图像处理领域中的一个重要的研究课题,它是同一场景多幅图像分析研究的基础,也是医学图像融合、重建以及标准图谱建立等研究的基础。因此配准技术成为医学图像处理的重要研究课题。由于人体结构的复杂性,对于可以看成刚性体的器官,可以使用刚性配准技术进行配准,而对于更多的复杂的非刚性体器官,简单的刚性配准算法无法表示人体复杂结构的局部细节,但这些细节却是临床诊断中很重要的依据,必须采用具有更高自由度的非刚性配准技术。本文以多种模态图像为数据源,根据实际临床诊断的需求对医学图像的配准算法进行了研究与开发,设计并实现了基于角点特征的刚性配准和互信息约束自由形变的非刚性配准,取得了较好的实验结果。本文首先对待处理的图像进行了预处理,主要技术包括：灰度调节、平滑去噪、坐标映射、插值等,尽量消除了图像的强度、噪声、尺寸等因素对算法的影响；然后针对包含刚性变化的医学图像的配准问题,在对主成份分析算法和Harris角点检测技术进行研究的基础上,设计了一种基于角点特征的刚性配准算法,实现了对刚性图像的自动配准；针对包含非刚性器官的医学图像的配准问题,在对自由形变技术、互信息技术和B样条技术进行研究的基础上,设计了一种互信息约束自由形变的非刚性配准算法,实现了对非刚性图像的高效的自动配准。通过大量的测试数据证明,本文所采用的算法可以对医学图像进行准确高效的自动配准,操作简单方便,能够满足实际的需要。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-17
  1.1 研究背景与研究意义  9-11
  1.2 图像配准算法的现状分析  11-15
  1.3 本文主要研究工作  15-17
第2章医学图像的预处理  17-27
  2.1 图像的灰度预处理  17-19
  2.2 图像的噪声处理  19-21
    2.2.1 图像去噪声技术介绍  19-20
    2.2.2 图像的高斯平滑去噪  20-21
  2.3 图像的坐标线性映射  21-22
  2.4 图像的插值  22-26
    2.4.1 最近邻近点插值  22-23
    2.4.2 双线性插值  23-24
    2.4.3 双三次插值  24-26
  2.5 本章小结  26-27
第3章基于角点特征的刚性配准  27-43
  3.1 基于PCA的医学图像粗配  28-31
  3.2 Harris角点检测  31-35
  3.3 图像角点的匹配  35-37
    3.3.1 基于互相关性的角点匹配  35-36
    3.3.2 错误角点的去除  36-37
  3.4 图像间旋转角度的求解  37-39
  3.5 实验结果  39-42
  3.6 本章小结  42-43
第4章互信息约束自由形变的非刚性配准  43-65
  4.1 自由形变模型  43-46
    4.1.1 自由形变介绍  43-45
    4.1.2 自由形变在非刚性配准的应用  45-46
  4.2 互信息测度  46-49
    4.2.1 信息熵概念  46-47
    4.2.2 互信息测度配准的原理  47-48
    4.2.3 归一化互信息  48-49
  4.3 B样条介绍  49-55
    4.3.1 B样条的产生  50-51
    4.3.2 B样条的定义  51-52
    4.3.3 B样条的性质  52-54
    4.3.4 三次均匀B样条  54-55
  4.4 互信息约束自由形变的非刚性配准  55-59
    4.4.1 算法实现  55-59
    4.4.2 算法改进  59
  4.5 实验结果  59-63
  4.6 本章小结  63-65
第5章总结与展望  65-67
  5.1 论文工作总结  65-66
  5.2 工作展望  66-67
参考文献  67-71
致谢  71

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