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基于特征匹配的X线图像序列自动拼接算法研究与实现

作 者: 孟雪
导 师: 邓振生
学 校: 中南大学
专 业: 生物医学工程
关键词: X线图像序列 双正交小波变换 特征匹配 自动拼接
分类号: TP391.41
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要


为了解决脊柱侧弯畸形和下肢畸形等骨科疾病的测量问题,以及成像部位的尺寸远大于X线探测器大小的矛盾,为医生提供重要的参考资料,本文根据X线图像的特点,提出了一种基于双正交小波变换特征匹配的X线图像序列自动拼接方法。本文首先对图像拼接的各步骤算法进行了详细地总结与分析,对图像配准算法进行了研究和分类;然后,采用双正交小波变换对图像序列进行多分辨率分解,并结合Canny算子提取图像的有效边缘轮廓,通过计算边缘轮廓矩阵E与和值矩阵H获得图像特征点;利用归一化互相关算法实现特征点的粗匹配,并引入稳健的随机抽样一致算法去除误匹配对,实现特征点的精确匹配;利用改进的遗传算法对图像序列自动排序,实现匹配系统的自动拼接;利用加权平均融合算法实现图像的平滑无缝拼接;接着,本文设计了多组存在较大图像灰度、对比度、旋转、缩放差异的X线图像拼接实验,验证了该方法对这些差异的稳定性;最后,将本文的拼接方法应用于骨科临床X线图像拼接中。实验结果表明,本文提出的X线图像拼接方法可以快速准确地实现无外部特征的X线图像序列的全景图自动拼接,具有较强的应用价值。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-13
  1.1 课题研究背景及意义  7-8
  1.2 X线数字图像的发展及其拼接现状  8-11
  1.3 本文的主要内容及安排  11-13
第二章 X线图像拼接的一般流程  13-24
  2.1 引言  13
  2.2 X线图像序列的获取  13-14
  2.3 图像序列预处理  14-16
  2.4 图像配准  16-18
    2.4.1 配准原理  16
    2.4.2 空间变换模型  16-18
    2.4.3 配准相似性测度  18
  2.5 图像序列位置关系的确定  18-22
  2.6 图像融合  22-23
  2.7 本章小结  23-24
第三章 常见图像配准方法  24-36
  3.1 图像配准方法分类  24-25
  3.2 基于灰度的图像配准方法  25-28
    3.2.1 基于模板的图像配准方法  25
    3.2.2 基于傅里叶变换系数的图像配准方法  25-27
    3.2.3 基于小波变换系数的图像配准方法  27-28
  3.3 基于特征的图像配准方法  28-34
    3.3.1 基于特征点的图像配准方法  28-33
    3.3.2 基于特征线的图像配准方法  33-34
    3.3.3 基于特征轮廓的图像配准方法  34
  3.4 本章小结  34-36
第四章 基于双正交小波变换特征匹配的X线图像序列自动拼接的研究  36-44
  4.1 基于双正交小波变换与特征匹配的X线图像序列自动拼接算法研究与实现  36-42
    4.1.1 图像序列的获取  36-37
    4.1.2 图像边缘的提取  37-38
    4.1.3 特征点的提取与匹配  38-40
    4.1.4 图像序列的排序  40-41
    4.1.5 全景图平滑  41-42
  4.2 拼接结果  42
  4.3 结果分析与讨论  42-43
  4.4 本章小结  43-44
第五章 图像拼接的实现  44-71
  5.1 图像拼接界面的设计  44-49
    5.1.1 引言  44
    5.1.2 基于边界重叠的图像拼接界面  44-46
    5.1.3 基于相位相关的图像拼接界面  46-48
    5.1.4 基于双正交小波变换与特征匹配的X线图像序列自动拼接界面  48-49
  5.2 图像参数差异微小的拼接实验及结果  49-56
  5.3 图像参数差异较大的拼接实验及结果  56-64
    5.3.1 引言  56-57
    5.3.2 其他参数不变,灰度差异和对比度差异拼接实验  57-59
    5.3.3 其他参数不变,旋转差异拼接实验  59-62
    5.3.4 其他参数不变,缩放差异拼接实验  62-63
    5.3.5 存在灰度、对比度、旋转和缩放差异的拼接实验  63-64
  5.4 骨科临床X线图像拼接实验及结果  64-66
  5.5 结果分析与讨论  66-69
  5.6 结论  69-70
  5.7 本章小结  70-71
第六章 总结与展望  71-73
  6.1 总结  71
  6.2 展望  71-73
参考文献  73-78
致谢  78-79
攻读学位期间主要的研究成果  79

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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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