三维医学图像配准方法研究

论文题目: 三维医学图像配准方法研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 生物医学工程

作者: 江军

导师: 舒华忠,于文雪

关键词: 三维医学图像,图像配准,互信息,表面轮廓,优化,插值算法

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 各种各样成像技术的出现使得人们可以对人体同一解剖结构进行多视角的观察。同一解剖结构,不同成像技术所得到的信息是互为补充的,但在表现形式上是互为差异的。对它们所提供的大量信息,只有作为一个整体来解释和利用,才能在临床诊断、治疗计划与疗效评估等方面得到最佳的效果。医学图像配准是医学图像处理领域中的一项重要技术,是信息科学、计算机图像技术与医学等多学科交叉的一个研究领域。当前,医学图像配准基本可以分为基于灰度统计的方法和基于图像特征的方法。本文着重讨论了基于最大互信息的灰度统计图像配准和基于表面轮廓的特征图像配准这两种对临床应用价值较高的三维配准方法。论文首先探讨了基于最大互信息的配准方法。该方法不需要对预配图像做预处理和分割处理,是一种全自动的配准方法。本文从熵和互信息角度详细阐述了基于最大互信息配准的原理;将配准中涉及的空间变换,插值方法,多参数优化等要点进行了探讨;分析了PV插值对基于最大互信息配准的影响。为了提高配准速度,我们使用多分辨率采样和降低图像的灰度级。在优化方面我们给出了用Powell优化算法和模拟退火优化算法相结合的方法来对目标函数进行优化,实验证明这种方法对避免局部极值是很有利的。同时,我们探讨了基于图像表面轮廓的配准方法,阐述了基于表面轮廓的配准算法的原理和要点。采用Canny算子进行表面轮廓提取,基于四元数和奇异值分解的方法进行空间对应点的配准以及最邻近迭代搜索(ICP)。为了提高配准速度,我们采用了多步长迭代的方法,实验证明该方法是一种比较可靠的方法。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 引言

1.2 医学图像配准

1.3 本文内容组织

第二章医学图像配准

2.1 引言

2.2 医学图像配准方法分类

2.2.1 维数

2.2.2 配准所基于的特征

2.2.3 空间变换的特征

2.2.4 图像成像模态

2.2.5 研究对象和配准部位

2.2.6 交互性

2.2.7 优化过程

2.3 医学图像配准主要方法

2.4 医学图像配准精度的评估

2.5 本章小结

第三章基于互信息的三维图像配准

3.1 引言

3.2 基本概念

3.2.1 熵

3.2.2 互信息

3.3 基于互信息配准的要点

3.3.1 图像配准空间变换

3.3.2 插值方法及影响

3.3.2.1 医学图形配准中常用插值方法介绍

3.3.2.2 PV 插值伪影的成因分析

3.3.3 多参数优化方法

3.3.3.1 Powell 法

3.3.3.2 模拟退火算法

3.4 基于互信息的三维CT 和MR 配准

3.4.1 基于多分辨率的配准

3.4.2 降低联合直方图的灰度级

3.4.3 优化方法及改进

3.4.4 程序实现及实验结果

3.5 本章小结

第四章基于表面的三维医学图像配准

4.1 引言

4.2 基于表面配准的要点

4.2.1 轮廓提取

4.2.2 空间对应点的配准

4.2.3 最邻近迭代搜索

4.2.4 多步长迭代

4.3 二维图像配准实验

4.4 三维CT 与MR 配准实例

4.4.1 图像预处理

4.4.2 边缘检测以及表面提取

4.4.3 基于“头帽法”的配准实验

4.4.4 结果比较

4.5 本章小结

第五章总结与展望

5.1 全文总结

5.2 展望

参考文献

致谢

发布时间: 2007-06-11

参考文献

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