基于新型相似性測(cè)度的醫(yī)學(xué)圖像非剛體快速配準(zhǔn)算法研究.pdf

1、近年來(lái)，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)算法作為一個(gè)非常重要的技術(shù)，已經(jīng)逐漸被運(yùn)用在了輔助醫(yī)生診斷復(fù)雜病癥中。為了提高手術(shù)成功率，加快手術(shù)進(jìn)程，幫助醫(yī)生更好地制定手術(shù)計(jì)劃和病灶診斷，常常需要利用醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)技術(shù)把各種互補(bǔ)模式的醫(yī)學(xué)信息融合在一起。醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)技術(shù)可以幫助醫(yī)生在臨床手術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助虛擬手術(shù)等各種應(yīng)用中增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，讓醫(yī)生在手術(shù)中實(shí)時(shí)而準(zhǔn)確地定位手術(shù)病灶區(qū)域，降低了手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，從而讓手術(shù)得以快速而順利地完成。 為了滿足日益增長(zhǎng)的臨床或是虛擬手

2、術(shù)需求，高精度、高效率和全自動(dòng)的多模態(tài)醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)算法是不可或缺的。本文致力于研究新型的快速自動(dòng)配準(zhǔn)算法框架，對(duì)傳統(tǒng)配準(zhǔn)算法框架中的各個(gè)組成模塊進(jìn)行改進(jìn)，并成功地提出了一種基于支持向量機(jī)的新型相似性測(cè)度的配準(zhǔn)算法。該新型算法在保證算法精度的同時(shí)，還提高了配準(zhǔn)過(guò)程中的效率。實(shí)驗(yàn)表明，相對(duì)于傳統(tǒng)的配準(zhǔn)算法，本文提出的新型配準(zhǔn)算法是高效而快速的，并適合于非剛體配準(zhǔn)等多種應(yīng)用，體現(xiàn)出良好的魯棒性和可擴(kuò)展性。 本文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：

3、 1．討論了醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)算法的組成、分類，以及各種常用算法。其中主要包括配準(zhǔn)算法預(yù)處理，變換，插值方法，相似性測(cè)度評(píng)價(jià)以及優(yōu)化策略等算法的研究和分析。 2．分析了配準(zhǔn)算法框架中插值模塊對(duì)相似性測(cè)度的影響。在此基礎(chǔ)上提出了改進(jìn)的插值算法，增加了相似性測(cè)度分布函數(shù)的光滑性，得以加快配準(zhǔn)的優(yōu)化過(guò)程。 3．本文把新型相似性測(cè)度分為兩個(gè)階段，并形成了新型的快速配準(zhǔn)算法框架。通過(guò)使用支持向量機(jī)方法，可以利用變換矩陣的參數(shù)和先

4、驗(yàn)相似測(cè)度之間的關(guān)系，來(lái)逼近實(shí)際相似測(cè)度的分布。再使用改進(jìn)的優(yōu)化算法，在此估計(jì)分布中得到一個(gè)全局最優(yōu)參數(shù)，變換待配準(zhǔn)數(shù)據(jù)完成配準(zhǔn)。 4．非剛體配準(zhǔn)應(yīng)用中，本文通過(guò)使用多分辨率策略巧妙地選擇控制點(diǎn)。經(jīng)過(guò)具有重采樣技術(shù)的預(yù)處理過(guò)程后，使用了自由形變變換方法，對(duì)控制點(diǎn)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。最終達(dá)到局部形變，增加了配準(zhǔn)結(jié)果的精度。 5．本論文的新型算法成功運(yùn)用于三維/三維，三維/二維剛體和非剛體的全自動(dòng)配準(zhǔn)應(yīng)用中。通過(guò)與傳統(tǒng)配準(zhǔn)算法的