本文關(guān)鍵詞： 腹腔鏡圖像配準(zhǔn) 計(jì)算機(jī)輔助手術(shù) SIFT 相似性測(cè)度方法　出處：《湖南大學(xué)》2015年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展,各種成像技術(shù)及信息科學(xué)技術(shù)不斷被應(yīng)用到醫(yī)學(xué)治療過(guò)程中,其中計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)(Computer-assisted surgery,CAS)技術(shù)在臨床診斷和治療等方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。為了達(dá)到減少病人痛苦以及更加快速直觀地為外科醫(yī)生提供目標(biāo)區(qū)域病灶變化情況等目的,CAS技術(shù)集中了醫(yī)學(xué)影像學(xué)、精密器械技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)等領(lǐng)域的成就,極大地方便了外科醫(yī)生的臨床操作并提高了診斷和治療的效率。在手術(shù)導(dǎo)航過(guò)程中,圖像配準(zhǔn)技術(shù)作為作為其中的重要組成部分一直都是各國(guó)研究人員重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容之一,它對(duì)于手術(shù)場(chǎng)景表面的立體重建、手術(shù)器械和病灶區(qū)域的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確跟蹤、改善傳統(tǒng)外科手術(shù)中的視覺(jué)效果等導(dǎo)航過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)具有重要的支撐作用。因此如何提高配準(zhǔn)速度和準(zhǔn)確率成為CAS技術(shù)中的一個(gè)重要問(wèn)題。論文以腹腔鏡單目視覺(jué)序列圖像為研究對(duì)象,針對(duì)腹腔鏡圖像配準(zhǔn)過(guò)程中存在的匹配時(shí)間過(guò)長(zhǎng)和配準(zhǔn)準(zhǔn)確率有待提高的問(wèn)題分別提出了基于Radon變換的降維特征描述向量和基于歐氏距離的加權(quán)描述符相似性測(cè)度算法。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:1.詳細(xì)闡述了圖像配準(zhǔn)技術(shù)的基本理論和常用方法,并對(duì)特征提取、特征匹配過(guò)程中的相似性度量準(zhǔn)則、搜索空間和搜索策略、誤匹配點(diǎn)剔除、空間變換模型建立和重采樣插值運(yùn)算等配準(zhǔn)過(guò)程進(jìn)行了分析;然后重點(diǎn)介紹了Moravec、Harris、SUSAN、SIFT四種經(jīng)典特征提取算子的原理并在已有試驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行了對(duì)比分析,最后得出SIFT算子對(duì)尺度縮放、光照變化和旋轉(zhuǎn)變換等具有較強(qiáng)不變性以及良好的魯棒性和抗噪性。2.針對(duì)傳統(tǒng)SIFT算法匹配時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的的問(wèn)題,提出了基于Radon變換的降維特征描述子。該描述子根據(jù)特征點(diǎn)鄰域梯度的主方向確定積分方向并采用合適的積分函數(shù)等效代替特征點(diǎn)鄰域梯度高斯模糊權(quán)值的變化,將圖像矩陣沿30個(gè)不同方向的積分值組成新的特征向量代替原來(lái)的128維特征描述符,降低了算法的計(jì)算復(fù)雜度。3.針對(duì)特征匹配準(zhǔn)確率有待提高的問(wèn)題,提出了基于歐氏距離的聯(lián)合關(guān)鍵點(diǎn)特征信息和灰度統(tǒng)計(jì)信息的描述符相似性測(cè)度方法。該方法首先使用二維圖像熵來(lái)表征特征點(diǎn)鄰域內(nèi)灰度分布的空間特征,增強(qiáng)了描述符的獨(dú)特性;然后給出了基于Radon變換的特征向量之間的相對(duì)歐氏距離公式,并通過(guò)對(duì)距離函數(shù)中參數(shù)?的尋優(yōu),確定了特征與灰度統(tǒng)計(jì)信息各自的權(quán)值,形成了新的特征向量距離測(cè)度方法;最后通過(guò)結(jié)合雙向匹配策略的BBF樹(shù)搜索策略確定匹配點(diǎn)對(duì)。論文基于上述改進(jìn)算法對(duì)光照、尺度和旋轉(zhuǎn)變換這三種常見(jiàn)情況下的測(cè)試圖像進(jìn)行了配準(zhǔn)并將配準(zhǔn)效果與原始算法以及其他幾種常用算法進(jìn)行了對(duì)比分析,另外我們還針對(duì)平移和遮擋情況下的測(cè)試圖像將改進(jìn)算法與原始算法進(jìn)行了對(duì)比分析。試驗(yàn)結(jié)果表明在這幾種變換條件下,采用本文的基于SIFT的改進(jìn)配準(zhǔn)算法具有更快的匹配速率和更高的匹配準(zhǔn)確率。
[Abstract]:With the development of modern medical technology , various imaging techniques and information science and technology have been widely used in medical treatment . The application of computer - assisted surgery ( CAS ) in the field of clinical diagnosis and treatment is more and more extensive .

【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：R656;TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

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1 金漢均;梅洪洋;;Sobel算子在提取視頻運(yùn)動(dòng)目標(biāo)輪廓中的應(yīng)用研究[J];電子測(cè)量技術(shù);2014年11期

2 靳峰;馮大政;;利用空間序列描述子的快速準(zhǔn)確的圖像配準(zhǔn)算法[J];西安交通大學(xué)學(xué)報(bào);2014年06期

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6 唐建;蔣力培;鄧雙成;黃民雙;黃軍芬;;醫(yī)用X線成像系統(tǒng)的數(shù)字化進(jìn)展[J];中國(guó)醫(yī)學(xué)影像技術(shù);2008年S1期

7 張平;楊琳佳;安康;;一種工業(yè)X-CT采集系統(tǒng)[J];重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年12期

8 賈富倉(cāng);李修往;陳思平;;CT圖像引導(dǎo)脊柱外科配準(zhǔn)方法研究[J];深圳大學(xué)學(xué)報(bào)(理工版);2007年04期

9 張宗軍;盧光明;;雙源CT原理與臨床應(yīng)用[J];醫(yī)療衛(wèi)生裝備;2007年10期

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6 劉潔;基于特征點(diǎn)的目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤方法研究[D];電子科技大學(xué);2008年

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本文編號(hào)：1491418