基于GSO算法与互信息的医学图像配准

医学图像处理过程通常包括图像预处理、特征提取、图像分类,Harris角点检测算法是常用的特征点提取算法之一。该算法适应多种变换、运算简便,在医学图像处理领域中广泛应用,但在实际应用中发现传统的Harris算法检测到的特征点数量不足且图像配准精度不高。因此提出了一种优化算法（GM-Harris算法）,即采用群搜索优化算法（GSO算法）与互信息相结合的方式优化传统Harris算法的过程,并从匹配有效率与算法效率两方面对2种算法的特征点提取效果进行了定量分析。实验结果表明,与传统的Harris算法相比,GM-Harris算法不但可以获得较充足的特征点,而且还能提高图像配准的精度。     

基于几何特征的点云配准算法

为了有效地解决不存在明确对应关系的点云配准问题,提出了一种基于点云几何特征的配准算法。首先以点云的曲率为联系特征,搜索配准点云的匹配对集合;然后利用邻域特征对各匹配对进行相似性度量,提取有效配准对,并引入刚体变换中向量几何性质剔除其错配对,生成点云初变换;最后采用ICP算法对点云初配结果进行优化,实现点云精确配准。仿真实验结果表明：该算法具有较高的配准精度,且配准时间较短,是一种可行的点云配准算法。     

PET/CT胸腹部图像配准算法及系统设计

本文主要从多层次变换和多层次优化策略两个方面对胸腹部联合扫描得到的PET/CT图像进行配准算法研究,重点在于校正因呼吸运动引起的图像形变和误配准,并在此基础上基于医学图像处理软件包（ITK）、可视化工具包（VTK）和面向对象开发框架（QT）设计并实现了一个交互性强、用户界面友好的医学图像配准系统。实验结果表明,本文提出的弹性配准算法能够对PET图像的形变和误配准进行校正,在准确性上比仅使用单一变换和单一优化的方法有较大改进。     

正电子发射断层成像与计算机断层扫描的“异机二维”图像融合实验

目的：尝试一种基于体表定位的二维图像配准方法,实现“正电子发射断层成像”（PT）和“计算机断层扫描”（CT）异机图像的精确融合.方法：输入PT/CT原始数据后采用数字化格式转换,设计“9点3面”立体定位法进行配准,在实时工作站Mimics按照信息交互自动融合模式,通过讯号叠加技术完成图像融合.结果：以肺癌患者的躯干冠状面为实例试验[PT＋CT]二维图像的异机融合,生成了同时呈现躯干结构和代谢状况的互补影像,快捷而清晰.结论：图像融合具有明确放射诊断以及量化治疗方案的临床意义;在[PT＋CT]联机设备尚未普及的情况下,异机融合是同机融合功用的技术补充.     

基于面部区域的CT与MRI影像的3D/3D配准

目的 提出基于表面特征点的CT-MRI 3D/3D刚性配准（方法一）和基于表面轮廓点云的CT-MRI 3D/3D刚性配准方法（方法二）,为头部肿瘤靶区勾画等临床所需的图像融合场景提供必要基础。方法 利用开源图形应用函数库Visualization Toolkit(VTK)对CT和MRI图像序列进行三维面绘制重建后,拾取人脸特征点,并基于迭代最近点算法对三维特征点集进行配准。为减少拾取特征点的人为干扰,进一步提出提取2D图像人脸轮廓线后再重建得到人脸特征点云,并对配准区间进行限定,比较两种配准方法的效果。结果 经多个角度进行评估,方法一由于人工拾取特征点的误差,Dice评分低于方法二;与其他配准方法相比,两种配准方法均方根误差值均较低,且方法二表现更突出。两种方法在配准精度、鲁棒性、逆一致性及配准速度等方面均有很好的表现。结论 方法一的优势主要体现在配准速度上,方法二的优势主要体现在配准精度上,在鲁棒性、逆一致性等方面两种方法均有较好的表现,均能得到较好的配准结果,对头部肿瘤准确的诊断或制定出合适的治疗方案有很大的积极价值。     

不同图像配准算法调用对食管癌IGRT配准结果的影响

目的探讨食管癌图像引导放疗(Image Guided Radiotherapy,IGRT)时不同配准算法调用对配准结果的影响。方法对20例食管癌IGRT病例的60次锥形束CT图像分别采用骨性算法和灰度算法与计划CT影像进行自动配准,通过比较不同配准算法自动配准与放疗医师手动微调后的配准结果差异来评估食管癌放疗中不同图像配准算法调用对图像配准结果的影响。结果两种算法的自动配准情况:平移误差在三个方向上均存在显著差异,而旋转误差在三个方向只有x方向和y方向有差异,z方向未见明显差异。与放疗医师手动微调后的配准结果差异情况:骨性算法要好于灰度算法,在平移误差上偏差更小(P<0.05),而在旋转误差上则未与灰度算法表现出明显差异(P>0.05)。结论在食管癌IGRT,使用骨性配准算法,并在自动配准的基础上采用手动微调的方式进行图像配准,能够获得满足临床放疗需要的较好配准结果。     

基于控制体的两步法图像配准(英文)

目的为了提高放射治疗中对运动器官照射的准确性,改善放疗中剂量分布的效果,开发了一种鲁棒的基于控制体的图像配准算法。方法算法将控制体的自动匹配和薄板样条结合起来,提高了弹性配准的准确性。还研究出了控制体的双向匹配方法,进一步提高算法的精度。结果采用临床图像对两步法进行了验证,即使在大变形的情况下也是有效的,说明算法是鲁棒和通用的。结论所提出的算法提供了比手动选取标志点以及单步配准算法更方便、更鲁棒的解决方案,它将有助于实现放疗中自动配准的目标。     

基于吉伯斯随机场和最大后验概率的医学序列图像伪光流估计

目的提出一种医学序列图像消除帧间相关的新算法,以利于图像信号的压缩、存储和传输。方法把医学序列图 像假想为运动序列,然后根据最大后验规则,利用迭代条件模型来求解这个伪运动序列的伪光流场,达到消除帧间相 关的目的。结果本算法能够有效地消除医学序列图像的帧间相关,它比仅利用帧内相关的算法更为有效。结论医学 序列图像存在大量帧间冗余信息,消除这种冗余信息将显著地提高医学序列图像的压缩比。     

基于改进Demons算法的非刚性配准及其在肿瘤放疗中的应用

目的提出一种改进的Demons非刚性配准算法,验证算法的有效性,并将其应用于图像引导放射治疗(image-guidedradiotherapy,IGRT)中治疗图像和计划图像的配准。方法基于Brox等提出的梯度恒定假设和Malis的高效二阶最小化算法的思想,将图像灰度梯度场的相似性加入原始的能量函数中,推导出更新变形场的公式。利用有限内存的BFGS算法优化能量函数,自动确定迭代次数。分别利用模拟形变图像、变形体模图像和肝癌病人的临床CT图像验证改进算法的配准精度。结果改进的Demons变形配准算法与原始的"Additive Demons"算法相比,配准精度更高,收敛速度更快。结论在放射治疗的不同分次扫描过程中,因实际扫描条件的影响,两幅待配准图像像素灰度值范围不同的情况下,改进的Demons算法能够更好地实现快速精确的配准。     

基于改进Demons算法的非刚性配准研究及其在肿瘤放疗中的初步应用

提出一种改进的Demons非刚性配准算法,验证算法的有效性,并将其应用于图像引导放射治疗（image-guidedradiotherapy, IGRT）中治疗图像和计划图像的配准。方法 基于Brox等提出的梯度恒定假设和Malis的高效二阶最小化算法的思想,将图像灰度梯度场的相似性加入原始的能量函数中,推导出更新变形场的公式。利用有限内存的BFGS算法优化能量函数,自动确定迭代次数。分别利用模拟形变图像、变形体模图像和肝癌病人的临床CT图像验证改进算法的配准精度。结果 改进的Demons变形配准算法与原始的“Additive Demons”算法相比,配准精度更高,收敛速度更快。结论 在放射治疗的不同分次扫描过程中,因实际扫描条件的影响,两幅待配准图像像素灰度值范围不同的情况下,改进的Demons算法能够更好地实现快速精确的配准。     

基于外部标记点的图像自动配准方法探讨

目的：提出一种基于外部标记点的图像自动配准方法。方法：首先通过选取适当的密度阈值在预处理后的源图像中分离出候选标记点。然后根据标记点的特征从候选标记点中筛选出真正的标记点,并计算其质心。最后,根据识别出的标记点实现图像配准。结果：将此方法分别应用于人体体模2例及健康成人8例,共计40个标记点,均被正确识别。结论：本方法具有配准精度高、速度快、操作简便等优点。     

基于“9点3面”配准方案的CT和MRI异机二维图像融合研究

目的尝试一种基于体表定位的二维图像配准方法,实现MRI和CT异机图像的精确融合。方法输入MRI和CT原始数据后采用数字化格式转换,设计＂9点3面＂立体定位法进行配准,在实时工作站Mimics按照信息交互自动融合模式,通过讯号叠加技术完成图像融合。结果以肺癌患者的头、膝为实例交叉试验MRI和CT二维图像的异机融合,生成了分辨头部软硬组织同时呈现膝部病变性质和位置的互补影像,快捷而清晰。结论这种异机融合手段是对这一目前空缺技术的补充,同时,这一实验也将为医学成像厂家进一步研制MRI和CT同机融合设备提供经验借鉴。     

虚拟中国人女性一号图像数据的配准

目的解决中国数字化女性虚拟人图像数据三维重建前的配准问题。方法根据图像数据特点,应用基于外置标记点和基于轮廓比较的最小二乘法两种方法进行参数计算,依参数对图像进行刚体变换处理完成配准。结果使用这两种方法对数据集图像进行配准处理,达到了预期效果。结论这两种方法能够实现此数据集图像的精确配准,而且具有运算量小且易于编程实现的特点。     

虚拟中国人女性一号宫颈的任意剖面显示的研究

目的:研究中国数字化女性虚拟人宫颈的剖面显示问题.方法:根据图像数据特点,从所获得的女性骨盆数据中提取出女性宫颈数据,然后通过计算机相邻两层图像之间像素对的相同程度来对其进行平移配准,最后利用C Builder语言编程实现剖面显示.结果:使用文中提及的方法对图像进行配准处理,我们发现在配准搜索过程中出现局部相似性最大的情况,从而使得搜索提前结束.结论:我们建议采用基于最大互信息量配准的方法,通过统计方法来表达图像像素的相似性特征,并利用优化算法有效克服局部极值,以便提高图像显示的精度,从而较好地应用于虚拟人体的其他部位的剖面显示.     

基于主成分分析的三维医学图像快速配准算法

本文提出了一种新的基于主成分分析的三维医学图像快速配准算法.传统的基于灰度的方法需要考虑整个三维数据的灰度信息,计算复杂度大,无法满足临床需要.而本算法利用数据的轮廓特征,通过主成分分析计算出图像的质心和主轴,通过对齐质心和主轴完成配准.实验结果表明此方法能准确,快速地处理图像刚性配准问题,特别适用于三维医学图像的配准.     

虚拟中国人女性一号图像数据的配准

目的 解决中国数字化女性虚拟人图像数据三维重建前的配准问题。方法 根据图像数据特点，应用基于外置标记点和基于轮廓比较的最小二乘法两种方法进行参数计算，依参数对图像进行刚体变换处理完成配准。结果 使用这两种方法对数据集图像进行配准处理，达到了预期效果。结论 这两种方法能够实现此数据集图像的精确配准．而且具有运算量小且易于编程实现的特点。     

基于改进Demons算法的非刚性配准及其在肿瘤放疗中的应用

摘要：目的提出一种改进的Demons 非刚性配准算法,验证算法的有效性,并将其应用于图像引导放射治疗（image-guided
radiotherapy, IGRT）中治疗图像和计划图像的配准。方法基于Brox等提出的梯度恒定假设和Malis的高效二阶最小化算法的
思想,将图像灰度梯度场的相似性加入原始的能量函数中,推导出更新变形场的公式。利用有限内存的BFGS算法优化能量函
数,自动确定迭代次数。分别利用模拟形变图像、变形体模图像和肝癌病人的临床CT图像验证改进算法的配准精度。结果改
进的Demons变形配准算法与原始的“Additive Demons”算法相比,配准精度更高,收敛速度更快。结论在放射治疗的不同分
次扫描过程中,因实际扫描条件的影响,两幅待配准图像像素灰度值范围不同的情况下,改进的Demons算法能够更好地实现快
速精确的配准。
     

基于4D—CT和变形图像配准获取肺通气功能的三维分布

目的获取基于4D—CT和变形图像配准方法,建立肺通气功能的三维分布阿像。方法在患者自由呼吸状态下进行肺部4D—CT图像采集和重建;用B样条三维变形配准算法,对4D—CT中不同相位的两个CT图像系列进行配准,获得三维变形场文件,再将该文件转换为雅可比行列式矩阵,根据其物理含义进行量化分析,得到任意横断面的通气分布图像。将此图像伪彩化后与CT图像融合,再进行任意冠状面、矢状面重建,从而得到直观的横断面、冠状面、矢状面三维方向的通气功能分布。将自动勾画并计算出的不同功能肺的体积,与吸气末和呼气末肺体积之差进行相关分析。结果实现了快速获得直观的肺通气功能的三维分布。结果表明,不同功能肺体积与呼吸过程中肺体积的最大变化显著相关（P〈0．05）。结论基于4D—CT和变形图像配准来获取肺通气功能的i维分布图像简便、快捷,具有可行性。     

用Multiquadric方法实现医学图像的弹性配准

目的　改进医学图像弹性配准的精确度和配准方法的稳定性,并简化配准操作。方法　利用Multiquadric插值方法的可平滑性质,将其与一种半自动标记点选择方法结合,建立一种新配准方法。结果　运用此方法进行医学图像的弹性配准,实现了标准图像与变形图像的快速、准确配准。结论　我们建立的配准方法是一种准确、简便和稳定的方法。     

CT图像配准算法的研究与实现

将CT片图像准确地配准,是连续CT断层图像三维重建的重要步骤.它直接影响着重建结果和参数计算的准确性.本文针对常规配准算法的不足,提出了一种新的匹配点对位的配准算法.这样不仅简化了配准算法,还提高了精度和效率.对此进行了相关的实验,得到了较好的效果.