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肝脏移植术前计算机辅助规划关键技术的研究

作　者: 凌华强
导　师: 俞立；龙胜春
学　校: 浙江工业大学
专　业: 系统工程
关键词: 肝移植 计算机辅助规划 医学图像分割 统计形体模型 预定位
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


在21世纪,器官移植在外科领域的地位将越来越突出,肝移植尤显其重要性。肝移植术前计算机辅助规划是肝移植手术的重要环节,对后续的手术工作起着重要的指导作用。肝脏医学图像的分割、肝脏医学图像的三维重建以及肝脏容积的测量等都是计算机辅助规划的相关技术,而图像的分割对后续的操作起到至关重要的作用,它是制约计算机辅助诊断(CAD)发展的重大难题之一,是本文主要研究的内容。医学图像分割是模式识别领域的经典不适定(ill-posed)问题,至今还没有得到较好的解决。医学图像分割的方法至今有上千多种,但是目前较难找到一种所有医学图像分割的通用方法,大部分理论与方法都是针对某种特定的应用提出来的,都具有明显的局限性。可变形模型法是医学图像分割中最常用的方法,得到了国内外学者的广泛研究,其中以英国学者Cootes等人提出的统计模型法为代表。?本文主要研究了主动外观模型的统计建模方法,首次将该建模方法应用于真实的肝脏CT数据中,建立了一个肝脏的统计外观模型,且对测试数据进行了分割,取得了较好的分割效果;继而本文采用了经典的分割评估指标对模型的分割进行了评估,评估结果显示主动外观模型对测试数据具有较好的鲁棒性;最后针对模型建立过程中平均形体选择不科学和模型分割过程中部分肝脏形体不规则的问题,提出了一种基于肝脏形体特征点的遗传算法和一种预定位的分割辅助技术。实验阶段利用了基于肝脏形体特征点的遗传算法生成了肝脏的平均形体,并利用预定位结合主动外观模型来对某些形体不规则或形体无规律图像进行分割,均起到了理想的仿真效果。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章 绪论  11-26
  1.1 引言  11-12
  1.2 肝移植术前的辅助规划概述  12-14
    1.2.1 肝脏的CT 图像分割  12-13
    1.2.2 肝脏的三维重建  13
    1.2.3 肝脏容积的CT 测量  13-14
  1.3 医学图像的分割  14-16
    1.3.1 医学图像分割的研究背景和研究现状  14-15
    1.3.2 肝脏医学图像分割的研究背景  15-16
  1.4 医学图像分割的方法  16-23
    1.4.1 基于区域的分割方法  16-17
    1.4.2 基于边缘检测的分割方法  17-18
    1.4.3 基于特定理论的分割方法  18-23
  1.5 本文的研究内容和贡献  23-24
    1.5.1 本文的研究内容  23
    1.5.2 本文的主要贡献  23-24
  1.6 本文的章节内容组织  24-25
  1.7 本章小结  25-26
第2章 主动外观模型  26-41
  2.1 引言  26
  2.2 统计形体模型的建立  26-36
    2.2.1 训练集的选取  27
    2.2.2 形体轮廓的标注  27-29
    2.2.3 训练集形体的配准  29-33
    2.2.4 主成分分析方法(PCA)  33-35
    2.2.5 建立点分布模型(PDM)  35-36
  2.3 统计纹理模型的建立  36-37
  2.4 统计外观模型的建立  37-38
  2.5 主动外观模型的搜索过程  38-39
  2.6 本章小结  39-41
第3章 肝脏统计外观模型  41-57
  3.1 引言  41
  3.2 腹部CT 扫描图像的组织结构  41-42
  3.3 肝脏统计形体模型的建立  42-50
    3.3.1 肝脏CT 图像的预处理  42-44
    3.3.2 肝脏的点分布模型(PDM)  44-50
  3.4 肝脏纹理模型的建立  50-51
  3.5 肝脏主动外观模型的建立  51-52
  3.6 主动外观模型的应用  52-56
    3.6.1 图像分割的结果  52-53
    3.6.2 图像分割过程的分析  53-56
  3.7 本章小结  56-57
第4章 模型的评估与改进  57-70
  4.1 引言  57
  4.2 主动外观模型的评估  57-62
    4.2.1 图像分割结果的对比  57-59
    4.2.2 分割算法优劣的比较  59-60
    4.2.3 模型分割的成功率  60-62
  4.3 主动外观模型的改进  62-66
    4.3.1 模型建立过程中的待改进问题  62
    4.3.2 采用结合肝脏形体特征的遗传算法  62-64
    4.3.3 模型分割过程中的待改进问题  64-66
    4.3.4 对象物体的预定位  66
  4.4 实验结果分析  66-69
  4.5 本章小结  69-70
第5章 总结与展望  70-73
  5.1 本文内容总结  70-71
  5.2 研究课题的展望  71-73
参考文献  73-77
致谢  77-78
攻读学位期间参加的科研项目和成果  78

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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