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多模态医学图像配准与融合技术研究

作　者: 施志萍
导　师: 蒋建国；詹曙
学　校: 合肥工业大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 医学图像配准互信息优化算法医学图像融合小波变换
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着医学影像工程和计算机技术的发展,医学成像技术已经成为现代医疗的一个重要组成部分,其应用贯穿于整个临床工作。由于成像原理和设备不同,医学影像存在多种成像模式。当一种成像设备所提供的信息不能满足需要时,临床上通常需要利用多种模式成像的信息。通过图像融合可以把多种模态图像提供的解剖和功能信息综合到一幅图像上,为临床应用提供精确、全面的信息。对几幅不同的医学图像进行融合之前,首先要解决图像的严格对齐问题,即图像配准。图像配准是图像融合的前提,配准的效果直接影响着图像融合的质量。本文基于互信息、最优化、小波变换等理论方法,结合临床实践的要求,对多模医学图像的配准与融合问题进行了深入的研究和探讨。论文的主要工作如下:(1)对基于互信息的多模态医学图像配准进行了深入研究,讨论了基于互信息的图像配准原理、方法和具体实现步骤,介绍了图像配准中常用的空间变换和插值算法,并对实际配准中互信息函数局部极值的成因进行了分析。(2)互信息函数的局部极值是客观存在的,针对图像配准中最常用的Powell算法优化结果依赖初始位置和容易陷入局部极值的问题,引入粒子群(PSO)算法,并结合小波变换,提出了一种多分辨率的混合优化算法,有效避免了优化算法陷入局部极值。(3)研究了基于小波变换的图像融合原理和方法,根据解剖图像和功能图像的特点,在高频系数和低频系数的融合中分别选取了合适的融合规则,有效保留了功能图像中的显著特征和解剖图像中的细节信息。(4)在伪彩色图像融合中,介绍了基于IHS变换的图像融合原理,并将小波融合引入IHS变换中,提出了一种基于IHS变换和小波变换的彩色图像融合方法。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
致谢  7-12
第一章绪论  12-18
  1.1 课题背景及意义  12-13
  1.2 常用医学图像简介  13-16
  1.3 医学图像配准与融合的研究进展  16-17
  1.4 论文主要研究内容和结构安排  17-18
第二章医学图像配准与融合概述  18-29
  2.1 医学图像配准  18-23
    2.1.1 图像配准的概念  18
    2.1.2 医学图像配准分类  18-20
    2.1.3 医学图像配准方法  20-22
    2.1.4 图像配准方法的评估  22-23
  2.2 医学图像融合  23-29
    2.2.1 图像融合的概念  23
    2.2.2 医学图像融合分类  23-24
    2.2.3 医学图像融合方法  24-26
    2.2.4 图像融合评价标准  26-29
      2.2.4.1 主观评价标准  26-27
      2.2.4.2 客观评价标准  27-29
第三章基于互信息和混合优化算法的医学图像配准  29-43
  3.1 互信息配准原理  29-31
    3.1.1 信息熵与互信息  29-30
    3.1.2 互信息配准原理  30-31
  3.2 基于互信息的图像配准  31-35
    3.2.1 基本框架  31-32
    3.2.2 空间变换  32-33
    3.2.3 图像插值  33-35
    3.2.4 优化算法  35
  3.3 局部极值成因分析  35-37
  3.4 多分辨率混合优化算法  37-40
    3.4.1 Powell算法  37
    3.4.2 粒子群算法  37-39
    3.4.3 多分辨率混合优化策略  39-40
  3.5 实验结果和分析  40-42
  3.6 本章小结  42-43
第四章基于小波变换的解剖和功能图像融合  43-59
  4.1 小波理论及图像的小波变换  44-48
    4.1.1 Fourier分析的缺陷以及小波理论的发展  44-45
    4.1.2 小波简介  45-46
    4.1.3 图像的二维小波分解与重构算法  46-48
  4.2 基于小波变换的医学图像融合  48-51
    4.2.1 基于小波变换的图像融合原理  48-49
    4.2.2 小波系数融合规则的选择  49-51
  4.3 基于IHS和小波变换的伪彩色图像融合  51-54
    4.3.1 IHS变换原理  51-53
      4.3.1.1 IHS颜色模型  51-52
      4.3.1.2 RGB到IHS的转换  52-53
    4.3.2 基于IHS的图像融合原理  53-54
    4.3.3 IHS和小波变换的结合  54
  4.4 实验结果  54-58
  4.5 本章小结  58-59
第五章总结和展望  59-61
  5.1 总结  59
  5.2 展望  59-61
参考文献  61-67
攻读硕士学位期间发表的论文  67

多模态医学图像配准与融合技术研究

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