基于主方向傅里叶变换算子的2D/3D分级配准

作     者：杨克克 罗阳 赵忆文 赵新刚 宋国立 YANG Keke;LUO Yang;ZHAO Yiwen;ZHAO Xingang;SONG Guoli

作者机构：中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室辽宁沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院辽宁沈阳110169 中国科学院大学北京100049 

出 版 物：《机器人》 (Robot)

年 卷 期：2021年第43卷第3期

页      面：296-307页

核心收录：

学科分类：081203[工学-计算机应用技术] 08[工学] 0835[工学-软件工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划(2017YFB1303003) 国家自然科学基金(62073314,61821005) 中国科学院青年创新促进会(2019205) 中国博士后科学基金(2020M670815) 

主　　题：2D/3D配准 配准框架 主方向 傅里叶变换 力矩 

摘      要：目前的2D/3D医学图像配准方法的配准精度和效率存在矛盾,配准捕获范围小.为解决这些问题,本文提出一种基于主方向傅里叶变换算子的分级配准方法.首先,提出平面旋转平移不变性算子——主方向傅里叶变换算子.然后,提出基于主方向傅里叶变换算子的模板匹配初始化方法,可避免接近真值的初值需求,并显著扩大了捕获范围.最后,提出基于主方向傅里叶变换算子的分级配准框架,将配准搜索空间从O(n6)降到O(n2),在保证配准精度的情况下大幅提高配准效率.在配准实验中,本文方法的配准精度为0.68 mm±0.28 mm,配准时间为16.87 s±3.77 s,捕获范围大于100 mm.因此,所提出的基于主方向傅里叶变换算子的分级配准方法可以满足2D/3D图像配准在相关临床应用中精度、效率及捕获范围的需求.