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医学影像弹性配准算法的设计与实现

作 者: 林存花
导 师: 同鸣
学 校: 西安电子科技大学
专 业: 信号与信息处理
关键词: 医学影像 弹性配准 热传导理论 Coons曲面片 多分辨率分析
分类号: TP391.41
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 42次
引 用: 0次
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内容摘要


随着医学影像学和计算机技术的迅速发展,多种先进的医学成像设备为临床诊断提供了多种模态的医学影像信息,使得不同模态之间配准问题成为医学影像领域的研究热点和难点之一。目前,刚体配准技术已经很成熟,基本可以满足临床需要,然而弹性配准技术在临床上的应用还不是很多,这主要归因于医学影像包含数据量较大,现阶段弹性配准算法普遍具有效率低,实时性差等问题,无法满足临床实时性要求,因此本文对如何提高弹性配准算法的效率问题进行了深入的研究。本文主要工作如下:针对基于博弈论的医学影像非刚性配准算法计算量大、收益函数不易收敛和配准耗时长等问题,提出了一种改进的博弈论医学影像弹性配准算法,该算法将热传导理论用于确定目标像素点与周围像素点能量相互转化的关系,使得目标像素点尽可能多地了解周围像素点的博弈策略,实现自身收益函数最大化,从而可以更快更好地完成像素集合的博弈;该算法只对医学影像中感兴趣区域进行处理,大大节省了配准时间和计算量。实验结果表明,本文改进收益函数的博弈论医学影像弹性配准算法,在同样配准精度前提下,收敛更快,效率更高。本文还将Coons曲面构建理论引入到医学影像弹性配准中,提出了一种基于Coons曲面模型的医学影像弹性配准算法。该算法首先对浮动影像和目标影像分别进行金字塔分解,得到不同分辨率的子影像;然后根据子影像的分辨率选择不同的分辨率网格,构建两幅影像子空间区域上的Coons曲面片;在雅克比行列式成立条件下,再根据两幅影像之间的变换参数和映射关系,通过互信息相似性测度函数控制每一分辨率层的进程,并分别用Coons曲面片拟合弹性形变。实验结果表明,本文可以处理较复杂形变影像,对于影像的拓扑结构保持较好,效率较高,可以满足正常情况下的医学影像配准精度要求。本文最后对研究内容进行了简要总结,对未来研究工作进行了展望。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 绪论  8-14
  1.1 研究背景及意义  8-10
  1.2 国内外研究现状  10-11
  1.3 论文的研究内容与章节安排  11-14
第二章 医学影像弹性配准概述  14-24
  2.1 引言  14
  2.2 影像配准的定义  14-15
  2.3 弹性配准算法框架  15-17
    2.3.1 搜索空间的确定  15-16
    2.3.2 相似性测度的选择  16-17
    2.3.3 搜索策略的设计  17
  2.4 弹性配准的空间变换方法  17-21
    2.4.1 基于几何模型的方法  17-19
    2.4.2 基于物理模型的方法  19-21
  2.5 配准影像的质量评价  21-23
    2.5.1 主观评价  21-22
    2.5.2 客观评价  22-23
  2.6 本章小结  23-24
第三章 改进的博弈论医学影像弹性配准算法  24-38
  3.1 引言  24-25
  3.2 博弈论算法  25-27
    3.2.1 配准能量函数  25
    3.2.2 博弈配准模型  25-26
    3.2.3 算法的特点分析  26-27
  3.3 建立基于热传递理论的收益函数  27-31
    3.3.1 像素点的邻域系统  27
    3.3.2 收益函数的推导  27-31
  3.4 改进收益函数的博弈论配准算法  31-32
    3.4.1 感兴趣区域确定  31
    3.4.2 配准算法原理  31-32
    3.4.3 配准算法实现  32
  3.5 实验与分析  32-36
  3.6 本章小结  36-38
第四章 基于Coons曲面模型的医学影像弹性配准算法  38-52
  4.1 引言  38-39
  4.2 Coons曲面理论  39-43
    4.2.1 基本概念  39-40
    4.2.2 双线性Coons曲面  40-42
    4.2.3 双三次Coons曲面  42-43
    4.2.4 混合函数的定义  43
  4.3 基于Coons曲面模型的弹性配准算法设计  43-46
    4.3.1 构建医学影像弹性配准的Coons曲面模型  43-45
    4.3.2 配准算法原理  45-46
    4.3.3 配准算法实现  46
  4.4 实验与分析  46-51
  4.5 本章小结  51-52
第五章 总结与展望  52-54
  5.1 总结  52-53
  5.2 研究与展望  53-54
致谢  54-55
参考文献  55-60
作者在读期间的研究成果  60-61

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理(信息加工) > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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