【摘要】：海馬體(Hippocampus)是人類和脊椎動物腦部的重要生理器官,與人類和動物的空間認(rèn)知感和記憶能力等生理功能有顯著關(guān)系。通過臨床實驗發(fā)現(xiàn)如顳葉癲癇、老年癡呆癥、精神分裂癥等精神疾病的發(fā)生常伴隨海馬體的體積增減,因此針對海馬體體積的研究為各種精神疾病的診斷和治療提供了有力的幫助。而對海馬體體積的研究首先需要從人腦結(jié)構(gòu)圖中完成海馬體結(jié)構(gòu)的分割。本文研究了基于深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)的海馬體分割融合算法,主要研究內(nèi)容如下:首先,人腦海馬體醫(yī)學(xué)圖像分割技術(shù)因其圖像格式特殊,且形狀不規(guī)則,體積小,邊緣與周圍組織對比度低等特點,導(dǎo)致其分割難度較高,傳統(tǒng)分割方法難以取得令人滿意的效果�；趫D譜配準(zhǔn)的分割算法是利用圖譜提供的先驗信息實現(xiàn)目標(biāo)圖像的分離,主要應(yīng)用于大腦MRI圖像的分割。但是傳統(tǒng)單圖譜的融合算法存在圖譜信息提取和利用不完全的缺點,為充分提取和利用待融合圖像的圖譜特征,提高海馬體圖譜的融合精度,提出一種基于深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)的海馬體多圖譜融合算法;其次,在圖譜預(yù)處理過程中利用重采樣方法與微分同胚算法對圖譜進(jìn)行配準(zhǔn),將配準(zhǔn)后的圖譜分解為基部和細(xì)節(jié)部,利用加權(quán)平均融合基部圖譜改善傳統(tǒng)配準(zhǔn)算法的精度;最后,利用VGG深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)對細(xì)節(jié)部圖譜完成特征提取并進(jìn)行分層融合,把細(xì)節(jié)部與基部圖譜做加權(quán)平均融合得到最終結(jié)果,提高了圖譜融合精度。本文主要針對配準(zhǔn)之后的海馬體多圖譜圖像利用深度學(xué)習(xí)方法進(jìn)行圖譜融合,先對海馬體圖譜圖像進(jìn)行預(yù)處理,包括顱骨剔除、提取腦部MRI圖譜中海馬體的感興趣區(qū)域(ROI)、重采樣粗配準(zhǔn)和微分同胚Demons精配準(zhǔn),配準(zhǔn)完成之后利用深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)對配準(zhǔn)圖譜進(jìn)行特征提取并完成圖像融合。由于充分利用了圖譜的基部和細(xì)節(jié)部特征,可改進(jìn)傳統(tǒng)算法對圖譜細(xì)節(jié)部特征利用不充分的缺陷。實驗結(jié)果表明,可得到較傳統(tǒng)融合算法更高的圖譜融合精度,各項評價指標(biāo)均有所改善。
【圖文】：

體內(nèi)的空間輪廓和位置分布，所以標(biāo)簽圖像相對其他圖譜圖像具有更高的可信度和參考價值［４３】。逡逑依據(jù)標(biāo)簽圖像中標(biāo)記的結(jié)構(gòu)數(shù)目或者目標(biāo)數(shù)目可以把圖譜分為單目標(biāo)和多目標(biāo)圖譜，其中單目標(biāo)逡逑圖譜表示該圖譜的腦ＭＲ圖像只含有單個腦部結(jié)構(gòu)的標(biāo)記，如圖２－１所示為只標(biāo)記了人腦海馬體逡逑結(jié)構(gòu)的單目標(biāo)圖譜。多目標(biāo)圖譜則是對那些不止標(biāo)記了單個目標(biāo)結(jié)構(gòu)的圖譜的統(tǒng)稱，如圖２－２所逡逑示為標(biāo)記有６７個腦部結(jié)構(gòu)的多目標(biāo)腦ＭＲ圖譜，對其進(jìn)行三維視圖和３Ｄ視圖展示并用不同顏色逡逑對不同腦部組織器官結(jié)構(gòu)進(jìn)行區(qū)別標(biāo)示，可以看出各個結(jié)構(gòu)在空間位置和相互結(jié)構(gòu)間的毗鄰關(guān)系。逡逑本文主要對包含有海馬體結(jié)構(gòu)的腦部區(qū)域圖像展開研究，也就是說本文主要的研究對象是單逡逑目標(biāo)圖譜。為了研宄的方便和數(shù)學(xué)表達(dá)的嚴(yán)謹(jǐn)，我們把圖譜的灰度圖像和標(biāo)簽圖像分別做以下公逡逑式化定義：選�。蝹�圖譜分別表示為：／邋＝邋0４ｓ｜ｓ邋＝邋ｌ，２，３Ｎ｝邋，邋Ｌ邋＝邋｛Ｌｓ｜ｓ邋＝邋１，２，３，其中逡逑／邋＝邋（Ｖｌｓ｜ｓ邋＝邋１，２，，３Ａｆ｝是圖譜圖像，Ｌ邋＝邋｛Ｌｓ｜ｓ邋＝邋１，２，３，．．．，Ａ0是與圖譜圖像對應(yīng)的標(biāo)簽圖像。逡逑（ａ）軸狀位多目標(biāo)圖譜標(biāo)簽邐（ｂ）矢狀位多目標(biāo)圖譜標(biāo)簽逡逑ＨＱ逡逑（ｃ）冠狀位多目標(biāo)圖譜標(biāo)簽邐（ｄ）多目標(biāo)圖譜３Ｄ標(biāo)簽圖逡逑圖２－２多目

體內(nèi)的空間輪廓和位置分布，所以標(biāo)簽圖像相對其他圖譜圖像具有更高的可信度和參考價值［４３】。逡逑依據(jù)標(biāo)簽圖像中標(biāo)記的結(jié)構(gòu)數(shù)目或者目標(biāo)數(shù)目可以把圖譜分為單目標(biāo)和多目標(biāo)圖譜，其中單目標(biāo)逡逑圖譜表示該圖譜的腦ＭＲ圖像只含有單個腦部結(jié)構(gòu)的標(biāo)記，如圖２－１所示為只標(biāo)記了人腦海馬體逡逑結(jié)構(gòu)的單目標(biāo)圖譜。多目標(biāo)圖譜則是對那些不止標(biāo)記了單個目標(biāo)結(jié)構(gòu)的圖譜的統(tǒng)稱，如圖２－２所逡逑示為標(biāo)記有６７個腦部結(jié)構(gòu)的多目標(biāo)腦ＭＲ圖譜，對其進(jìn)行三維視圖和３Ｄ視圖展示并用不同顏色逡逑對不同腦部組織器官結(jié)構(gòu)進(jìn)行區(qū)別標(biāo)示，可以看出各個結(jié)構(gòu)在空間位置和相互結(jié)構(gòu)間的毗鄰關(guān)系。逡逑本文主要對包含有海馬體結(jié)構(gòu)的腦部區(qū)域圖像展開研究，也就是說本文主要的研究對象是單逡逑目標(biāo)圖譜。為了研宄的方便和數(shù)學(xué)表達(dá)的嚴(yán)謹(jǐn)，我們把圖譜的灰度圖像和標(biāo)簽圖像分別做以下公逡逑式化定義：選�。蝹�圖譜分別表示為：／邋＝邋0４ｓ｜ｓ邋＝邋ｌ，２，３Ｎ｝邋，邋Ｌ邋＝邋｛Ｌｓ｜ｓ邋＝邋１，２，３，其中逡逑／邋＝邋（Ｖｌｓ｜ｓ邋＝邋１，２，３Ａｆ｝是圖譜圖像，Ｌ邋＝邋｛Ｌｓ｜ｓ邋＝邋１，２，３，．．．，Ａ0是與圖譜圖像對應(yīng)的標(biāo)簽圖像。逡逑（ａ）軸狀位多目標(biāo)圖譜標(biāo)簽邐（ｂ）矢狀位多目標(biāo)圖譜標(biāo)簽逡逑ＨＱ逡逑（ｃ）冠狀位多目標(biāo)圖譜標(biāo)簽邐（ｄ）多目標(biāo)圖譜３Ｄ標(biāo)簽圖逡逑圖２－２多目
【學(xué)位授予單位】：寧夏大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：R741.044;TP18;TP391.41

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本文編號：2624284