【摘要】：伴隨醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的發(fā)展和設(shè)備的革新,醫(yī)學(xué)圖像分辨率及成像精度不斷提高,使得醫(yī)學(xué)圖像在臨床以及醫(yī)學(xué)研究中得到廣泛應(yīng)用。高精度的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)是諸多醫(yī)學(xué)圖像應(yīng)用中不可缺少的重要技術(shù),能夠?qū)⒍喾N類型的信息匹配到同一空間,便于疾病的分析和診斷。但目前對(duì)不同模態(tài)醫(yī)學(xué)圖像的非剛性配準(zhǔn)缺少普適性的方法,而具有廣泛適應(yīng)性的剛性配準(zhǔn)無法表現(xiàn)組織器官中非線性的形變,在配準(zhǔn)質(zhì)量上有所缺陷。因此,探索多模態(tài)圖像的非剛性配準(zhǔn)方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義,也是目前研究的熱點(diǎn)之一。本文針對(duì)當(dāng)前多模態(tài)圖像非剛性配準(zhǔn)技術(shù)中較為關(guān)鍵的變換模型和相似性測度兩方面進(jìn)行了深入研究,根據(jù)磁共振圖像中T1和DTI兩個(gè)模態(tài)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)進(jìn)行方法設(shè)計(jì),改善了形變場的求解方法提高配準(zhǔn)穩(wěn)定性,并使用GPU并行處理方法提升相似性測度的計(jì)算速度。在研究基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了配準(zhǔn)的可視化軟件。本文的主要工作和成果如下:(1)針對(duì)非線性形變圖像選擇B樣條函數(shù)作為配準(zhǔn)形變模型,互信息作為相似性測度對(duì)配準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià),使配準(zhǔn)具有良好的局部形變效果;提出統(tǒng)一圖像灰度的相似性測度方法,解決兩幅圖像灰度范圍不統(tǒng)一導(dǎo)致基于灰度的相似性測度難以準(zhǔn)確表達(dá)圖像間關(guān)系的問題;(2)針對(duì)傳統(tǒng)B樣條方法網(wǎng)格大小對(duì)配準(zhǔn)精度和效率的影響,使用層次B樣條方法逐漸逼近合適網(wǎng)格大小,提高配準(zhǔn)穩(wěn)定性;針對(duì)均勻網(wǎng)格的層次B樣條在差異過大區(qū)域形變精度低的問題,提出了一種基于分塊互信息比較的局部B樣條配準(zhǔn)方法,提高了大形變區(qū)域的配準(zhǔn)精度;(3)針對(duì)傳統(tǒng)互信息不包含圖像空間信息,相似性測度容易受局部孤立點(diǎn)影響的問題,使用包含鄰域空間信息的區(qū)域互信息測度代替歸一化互信息測度,減少了孤立點(diǎn)對(duì)配準(zhǔn)的影響;并提出了基于GPU并行計(jì)算的區(qū)域互信息計(jì)算方法解決其計(jì)算復(fù)雜度高、耗時(shí)長的問題;(4)在研究基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種多模態(tài)醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)及可視化軟件,能夠?qū)1和DTI圖像進(jìn)行配準(zhǔn)和可視化。
【圖文】：

圖 1-1 FSL 軟件的配準(zhǔn)模塊 圖 1-2 SPM 軟件的配準(zhǔn)模塊多模態(tài)醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)是對(duì)兩幅或兩幅以上從不同時(shí)間、設(shè)備、對(duì)象上獲取的醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行的圖像處理。其基本原理是針對(duì)特定圖像設(shè)計(jì)某種空間變換算法，求解方程獲得其變換系數(shù)，使用該空間變換使得參考圖像和浮動(dòng)圖像上所有具有醫(yī)學(xué)意義的點(diǎn)在結(jié)構(gòu)上對(duì)應(yīng)。配準(zhǔn)同時(shí)也是后續(xù)圖像分割和可視化的基礎(chǔ)，只有通過配準(zhǔn)才能減小分割過程中產(chǎn)生的偏差，實(shí)現(xiàn)分割圖像特征對(duì)齊，使分割結(jié)果具有醫(yī)學(xué)意義。當(dāng)前國內(nèi)外的配準(zhǔn)研究大多集中于解剖圖像和功能圖像的配準(zhǔn)方法，以獲得結(jié)合解剖圖像結(jié)構(gòu)信息和功能圖像生理活動(dòng)信息的綜合圖像為目的。之后通過解剖圖像和功能圖像進(jìn)行分割、融合，能夠獲得多種圖像的互補(bǔ)信息；通過可視化將三維圖像從二維切片的組織轉(zhuǎn)換為三維的幾何結(jié)構(gòu)圖像顯示，為使用者在視覺上呈現(xiàn)更為直觀的人體組織結(jié)構(gòu)信息，使圖像數(shù)據(jù)具有更豐富的醫(yī)學(xué)價(jià)值。配準(zhǔn)所選取的對(duì)象可分為特征和灰度兩種類型�；谔卣鞯呐錅�(zhǔn)首先通過邊緣提取等

圖 1-1 FSL 軟件的配準(zhǔn)模塊 圖 1-2 SPM 軟件的配準(zhǔn)模塊多模態(tài)醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)是對(duì)兩幅或兩幅以上從不同時(shí)間、設(shè)備、對(duì)象上獲取的醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行的圖像處理。其基本原理是針對(duì)特定圖像設(shè)計(jì)某種空間變換算法，求解方程獲得其變換系數(shù)，使用該空間變換使得參考圖像和浮動(dòng)圖像上所有具有醫(yī)學(xué)意義的點(diǎn)在結(jié)構(gòu)上對(duì)應(yīng)。配準(zhǔn)同時(shí)也是后續(xù)圖像分割和可視化的基礎(chǔ)，只有通過配準(zhǔn)才能減小分割過程中產(chǎn)生的偏差，實(shí)現(xiàn)分割圖像特征對(duì)齊，使分割結(jié)果具有醫(yī)學(xué)意義。當(dāng)前國內(nèi)外的配準(zhǔn)研究大多集中于解剖圖像和功能圖像的配準(zhǔn)方法，，以獲得結(jié)合解剖圖像結(jié)構(gòu)信息和功能圖像生理活動(dòng)信息的綜合圖像為目的。之后通過解剖圖像和功能圖像進(jìn)行分割、融合，能夠獲得多種圖像的互補(bǔ)信息；通過可視化將三維圖像從二維切片的組織轉(zhuǎn)換為三維的幾何結(jié)構(gòu)圖像顯示，為使用者在視覺上呈現(xiàn)更為直觀的人體組織結(jié)構(gòu)信息，使圖像數(shù)據(jù)具有更豐富的醫(yī)學(xué)價(jià)值。配準(zhǔn)所選取的對(duì)象可分為特征和灰度兩種類型�；谔卣鞯呐錅�(zhǔn)首先通過邊緣提取等
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：R318;TP391.41

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本文編號(hào)：2674256