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基于图谱配准的肝脏CT三维自动分割研究及GPU加速平台实现

作　者: 刘伟
导　师: 王俊
学　校: 南京邮电大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 图谱配准肝脏分割 GPU
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 63次
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内容摘要

全球每年有超过100万肝癌患者死亡病例，肝脏外科手术治疗一直是肝癌治愈的首选方案。在肝脏切除或移植手术中，肝脏的大小、肿瘤的方位等数字化参数，都能给医生提供很好的可行性评估。为获得这些参数，首要步骤就是进行肝脏分割。传统的手动分割和半自动分割部需要影像科专家花费大量时间，迫切需求一种自动分割肝脏算法。而肝脏自动分割程序面临很多挑战：1肝脏外形复杂多变；2临近组织的灰度值与肝脏非常接近；3肝脏存在肿瘤和病变，加大了分割程序实现的难度；4算法时间消耗远远超过了医生的容忍限度。使得很多传统分割算法无法完成这一任务。为了克服上述难点，本文充分利用了肝脏外形的先验知识，采用图谱结合3D非刚性配准的方法，同时加入肝脏区域搜索算法，实现了鲁棒性较高的肝脏自动分割程序。首先，利用二十套包含肝脏轮廓的训练图像创建图谱。然后，程序自动搜索肝脏区域。最后，将图谱与待分割cT图像依次进行仿射配准和B样条配准。配准以后的图谱肝脏轮廓即可表示为目标肝脏分割轮廓，从而计算出肝脏体积。并且将算法移植于GPu平台，实现了程序执行速度的大幅提升。实验结果表明，该方法分割临床肝脏cT图像是可行的。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-12
  1.1 引言  8-9
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  9-10
  1.3 本文研究内容及结构安排  10-12
第二章医学图像分割算法概述  12-23
  2.1 医学影像简介  12-14
    2.1.1 x光片  12-13
    2.1.2 cT图像  13-14
    2.1.3 vri图像  14
  2.2 图像分割的定义“  14-15
  2.3 医学图像分割方法介绍  15-19
    2.3.1 基于边界的分割方法  15-16
    2.3.2 基于区域的分割方法  16-18
    2.3.3 基于特定理论的分割技术  18-19
  2.4 图像配准介绍  19-22
    2.4.1 图像配准的概念  19-20
    2.4.2 医学图像配准的类型  20
    2.4.3 现有配准算法的分类  20-22
  2.5 本章小节  22-23
第三章基于图谱配准的肝脏cT三维分割  23-38
  3.1 肝脏分割算法介绍  23-25
  3.2 基于配准的三维分割算法介绍  25-26
    3.2.1 基于模型配准的三维分割算法  25-26
    3.2.2 基于图谱配准的三维分割算法  26
  3.3 建立图谱  26-28
    3.3.1 P1eterslagmolend均值图谱  27-28
    3.3.2 均值图谱改进  28
  3.4 配准前预处理  28-30
    3.4.1 肝脏自动分割实现  28-29
    3.4.2 肝脏阈值滤波  29-30
  3.5 配准框架及主要的变换  30-34
    3.5.1 金字塔配准框架  30-31
    3.5.2 变换  31-34
    3.5.3 互信息测度  34
  3.6 程序实现  34
  3.7 实验结果  34-37
  3.8 本章小节  37-38
第四章 GPU介绍  38-49
  4.1 编程模型  40-42
  4.2 执行模型  42-43
  4.3 存储模型  43-45
  4.4 CUDA软件构架  45-47
  4.5 CUDA的优缺点  47-48
  4.6 本章小节  48-49
第五章基于GPU的配准算法实现  49-60
  5.1 配准加速算法研究  49-50
  5.2 GPU加速配准实现  50-57
    5.2.1 一信息测度介绍  51-54
    5.2.2 联合直方图计算  54
    5.2.3 基于GPU的联合直方图算法  54-57
    5.2.4 插值运算  57
  5.3 程序实现  57-58
    5.3.1 内核程序  58
    5.3.2 主机程序  58
  5.4 实验结果  58-59
  5.5 本章小节  59-60
第六章总结与展望  60-62
  6.1 研究工作总结  60
  6.2 成果及意义  60-61
  6.3 下一步研究计划  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-67
攻读期间发表的论文  67

基于图谱配准的肝脏CT三维自动分割研究及GPU加速平台实现

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