医学图像配准综述(英文)

医学领域,医生需要比较不同的解剖影像信息和功能影像信息。将对应于同一物体的不同影像的像素点对应起来就是医学图像配准的主要任务。鉴于需要配准的图像的采集的方法和时间等方面不同,配准所采用的方法也不同。本文介绍了医学图像配准的新近方法。首先从图像配准的任务出发,介绍了配准过程的主要涉及的方面和配准流程。然后从配准时变换的参数角度考虑,将图像的配准分成两大类考虑:参数配准和非参数配准。每一类中给出基本的配准方法,并讨论其用法和特点。对参数配准,主要讨论它们各自不同的方法和适合处理的图像对;对非参数配准,侧重于考虑控制方程的由来和整体外力的计算。     

基于SIFT特征的SAR图像配准方法在玉树地震中的应用

本文针对SAR图像特点, 提出了基于改进SIFT(尺度不变特征变换)算法的SAR图像配准方案: ① 对待配准图像进行ISEF(无限对称指数滤波器)滤波处理, 降低图像的斑点噪声; ② 采用SIFT算法提取特征点, 略过差分金字塔第一层的特征点检测, 提高时间效率; ③ 在欧氏空间内剔除误匹配点, 提高配准精度。 实验表明, 本文提出的SAR图像配准方案检测到的匹配点对的数量和稳健性都有提高, 精度能够满足亚像元级SAR图像的应用需求, 且用时比传统SIFT方法减少60%以上。 最后对精配准的SAR图像进行震害变化检测, 得到的震害分布与高分辨率光学图像上判读的建筑物毁坏情况基本一致。     

图像配准和融合及其在医学影像中的应用

图像配准和融合是图像分析和处理的基本问题，在医学影像、遥感、计算机视觉等领域有着广泛的应用。本文研究它们在多模态医学影像技术中的应用。本文提出并实现了基于Ｆｏｕｒｉｅｒ变换的图像配准和基于子波变换的图像融合方法，在图像融合中，我们采用特征选择的取大原则，这种准则更适合于来自不同图像中的明显特征     

带变形涡轮叶片精确配准算法研究

为满足航空发动机精铸涡轮叶片壁厚偏差分析需要,提出了一种基于变形函数的精铸涡轮叶片检测模型非刚体配准算法。首先,进行测量数据与CAD数据全局配准并对测量数据整体空间变换;然后,通过对变换后的测量数据与CAD模型的切片化处理及切片数据配准运算,分析叶片弯扭变形规律,实现测量数据的变形校正,达到测量数据与CAD模型的无变形配准,从而提高配准精度,为后续分析提供高精度数据。     

专题地图数据的转换、配准及应用

中国地质调查局在其网站上发布过多种比例尺的地质图,并将中国1∶20万、1∶25万、1∶50万比例尺的地质图空间数据库及中国区域地球化学数据库在网上提供给全社会使用,各类专题地图的数据主要为ArcGIS、MapGIS和JPG格式。为便于广大MapInfo用户使用,介绍了如何将MapGIS格式的矢量数据转换到MapInfo系统内,并简要介绍了利用MapInfo地理信息系统对JPG格式地图进行配准的方法,用户可在MapInfo系统或基于MapInfo二次开发的系统中添加各种表现形式的要素内容,并将转换后的数据提供给用户使用。     

稀疏信号恢复理论在CT图像重建中的应用

新的图像重建算法一直是CT成像前沿研究中的热点问题之一,而实际中常常遇到的有限角度重建问题则是其中的难点.Terence Tao和他的同事提出了一种稀疏信号恢复理论,为解决这个问题提出了可能的应用策略.我们在本文中介绍了这个理论并给出了在锥束CT重建中应用的初步结果.这种理论和策略的实现对很多应用情况都有重要的意义,为该领域的发展开辟了新的方向,也必将对该领域的发展产生重大影响.     

共轭梯度法在图像重建中的应用

图像重建常常被转化为解非线性无约束极值问题,通过范数极小化推导出共轭梯度法的一般算法。通过对模拟数据和实际工件断层扫描数据进行图像重建,估计了算法的有效性,结果表明,与最速下降法相比,此算法更适用于不完全投影数据的图像重建,在保证重建图像拟合度的同时,大大提高了重建速度。     

由投影重建图像的对称网格迭代算法

本文对于工业CT检测中常用的代数迭代重建算法提出了改进,利用投影射线之间存在的几何对称结构,提出了图像重建的对称网格迭代算法(简写为SM—IRT)。该算法简化了投影系数矩阵的计算,调整了迭代算法逐线校正的迭代顺序。对模拟数据和工业CT实测数据进行了重建图像的数值实验,结果表明:与常规算法比较,本文提出的新算法重建速度快,成像精度高。     

基于空间连续性的4D CT图像排序算法研究

4D CT图像应用于肿瘤的放线治疗中,能够在全呼吸周期中定位肿瘤的运动,同时有效地减少运动伪影的产生。目前,4D CT在临床应用中需要依靠外部呼吸信号检测装置提供呼吸信号运动信息。本文提出了一种4D CT自动图像排序算法,不需要外部呼吸监测装置,在Cine扫描模式下采集图像数据,从第一个床位开始,利用空间连续性特征,寻找相邻床位之间呼吸相位相同的图像,将其归入相应的图像集合中,以此类推,直到全部床位的图像都归入到相应相位的图像集合中,构成4D CT重建所需要的图像数据集合。本文的算法应用于呼吸体模数据和临床图像数据,观察三维重建图像和冠状面重组图像。对比单独使用的三维重建算法,本算法较好地消除了呼吸运动伪影,能够清楚观察到模拟肿瘤的运动和器官在呼吸运动过程中的变化情况。     

图像重建算法FBP与OSEM在工业CT应用中的对比研究

滤波反投影法(FBP)与有序子集最大期望值法(OSEM)是图像重建中最为常用的两种方法,本文研究了这两种重建方法在工业CT中的应用,就不同的探测器数目、不同的旋转投影角度取样数、不同的噪声水平,对两种方法的重建效果进行对比与分析,结果表明在某些条件下迭代法OSEM重建图像质量明显好于解析法FBP。     

CT图象重建的算法优化和代码优化

卷积反投影是CT图象重建的最重要算法作为一种线性处理,其基本算法并不复杂,但由于CT的数据量庞大,使得图象重建的计算十分耗时.国外CT大都采用基于64位CPU的工作站并配以专门为CT建象设计的阵列处理板,这种昂贵的造价数十万元的计算机系统对一般医院用户来说是很大的经济负担.相反我们一直采用通用PC工作站,不仅降低了成本,而且计算机可以得到迅速的升级.这样,为满足医院临床诊断和治疗对建象速度的需要,我们就必须对该算法进行优化,优化的效果也成为CT软件能否适应市场需要,能否最终产品化的关键.本文总结了针对CT图象重建分别在算法层次和代码层次上所做的优化工作.第一,在算法实现的层次上,(1)在反投影算法中,进行内外循环交换,将最内层循环的计算量最大限度地减少,(2)利用反投影算法的对称性,只计算出部分图象数据并对称得到其它图象数据,(3)根据不同的视野范围自动调整反投影的计算量,(4)充分利用FFT的特点,提高实数线性卷积的效率.(5)数据的行列交换,用于提高CPU对数据的存取速度.第二,在代码编程的层次上,充分利用新一代微机CPU--Pentium III提供的新资源、新指令和相应的代码优化工具软件,重新编写算法关键部分的程序代码,以提高程序的实际执行效率.在东大阿尔派全身CT扫描机CT-C2000上的实际测试表明,通过上述算法优化和代码优化,CT图象重建软件的运行速度提高了8倍以上,己达到了医院实际使用的要求.     

三维CT图象精确重建的源点轨迹

本文从三维锥束精度重建的完全条件出发，着重介绍了几种满足完全条件的源点轨迹及其参数沦描述，给出并证明了控制轨迹尺寸的相关变量的取值范围。     

三维锥束扫描CT成像图像重建新进展

介绍了作者在CT成像理论研究和工程应用实践中关于图像重建、图像处理和理解方面的成果,以及对未来的展望。主要的成果包括四个方面:一是研究三维CT重建常用算法的特点和固有误差,提出改进重建图像质量的新方法;二是从研究算法重建的优化准则出发,实现不同的重建方法;三是从应用任务出发对重建图像的性能进行理论和仿真研究;四是从应用实际问题出发,提出图像处理和理解的有效方案。     

基于FCM聚类算法的颅内出血CT图像分割

为了提高计算机辅助诊断系统的颅内出血病灶分割准确率,提出一种新的颅脑CT图像分割方法,被怀疑为出血的区域可快速而有效地分割出来。首先利用颅内结构提取算法提取颅内区域;然后利用两次模糊c均值聚类算法完成出血区域分割。第一次模糊c均值聚类确定疑似颅内出血的区域,根据脑出血CT图像特点,将中心点灰度值最高的类作为第二次模糊c均值聚类对象,第二次模糊c均值聚类分割出疑似出血区域,最后对颅脑CT图像进行实验,验证方法的可行性。实验结果表明该方法对颅脑出血CT图像病灶的分割是有效的。     

体CT锥束精确图像重建Katsevich算法的理论研究

本文主要介绍了关于新型的锥束CT重建算法——Katsevich算法。首先描述了如何引入Katsevich重建公式,同时介绍了Tam-Dannielson窗口和PI线的一系列与其他重建算法不同的重建方式,指出反投影过程与Feldkamp重建算法的反投影过程是一样的。我们可以利用这个重建算法有效地进行锥束螺旋CT重建,并得到效果理想的图像。我们也可以设计相应的并行算法,便于分析这些算法的复杂度,如：分析算法时间并且采用并行算法加快运行速度。这个方法也可以被用来改进成为其他重建公式（例如Zou和Pan的BPF型反转公式）。     

基于递归的工业CT断层图像的层间处理算法

本文主要针对工业CT不同断层之间的同种材料,由于层间工件厚度差异,导致同种材料在CT重建后存在较大灰度差异的问题,提出基于递归的工业CT断层图像的层间处理算法。该算法首先根据先验信息:工件内部材料组成成分,建立内部结构一致性的判断模型,然后通过迭代求解,实现工件内部同种材料的一致性判断,最后通过VTK可视化平台进行验证。结果表明该层间处理算法是可行的,可以有效地提高三维可视化图像质量。     

X射线断层扫描投影图像背景不一致的校准

在X射线断层扫描(X-ray CT)成像过程中,经常会出现射线源、样品和探测器三者之间的相对移动,导致采集的投影图像(Projection image)以及亮场图像(flat field image)的空间位置配准关系出现偏差。这直接影响了投影图像背景的正常扣除,以及后续的CT图像重建。本文利用互相关方法,求出各投影图像背景与探测器原始采集位置之间的不一致量。然后将投影图像和亮场图像作相应变换,最后扣除背景得到校准后的图像。由于该方法对图像灰度较为敏感,所以在对实际样品校准之前,本文先对该样品投影图像及亮场图像进行了照度归一化。实验结果表明,该方法能够有效校正由射线源、样品和探测器之间相对移动造成的CT投影图像背景不一致,获得较好的CT投影图像和重建切片。