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基于冠脉CTA与DSA图像的3D/2D血管弹性配准研究

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基于冠脉CTA与DSA图像的3D/2D血管弹性配准研究

作者：贺建安东南大学

学位级别：硕士

以冠心病为主的心血管疾病是制约人类健康的全球重大问题,2D DSA图像引导的经皮冠状动脉介入手术是目前治疗冠心病的主要手段。3D/2D血管弹性配准的目标是将患者在术前采集的3D冠脉CTA图像中的血管结构,与术中实时的2D冠脉DSA图像中的... 详细信息

以冠心病为主的心血管疾病是制约人类健康的全球重大问题,2D DSA图像引导的经皮冠状动脉介入手术是目前治疗冠心病的主要手段。3D/2D血管弹性配准的目标是将患者在术前采集的3D冠脉CTA图像中的血管结构,与术中实时的2D冠脉DSA图像中的血管结构进行解剖学上的对齐。通过3D/2D血管弹性配准,可以在术中对2D DSA图像进行增强显示,并实现术前规划与术中信息的关联,从而在术中为医生提供更多的辅助信息,以提高手术的精度与成功率,改善患者预后情况。现有的3D/2D血管弹性配准方法在配准精度或算法耗时上都存在不足。本文提出了三种3D/2D血管弹性配准方法,从不同的角度来解决现有方法的问题。所提出的基于血管中心线点集的匹配-形变配准算法中,设计了包含距离约束、形变长度变化约束与链接约束的配准代价函数,提高了配准的精度与鲁棒性。所提出的基于血管中心线曲线的匹配-形变配准算法中,设计了一种新颖的受限广度优先搜索算法,在保证配准算法精度的同时,使耗时更少。最后,本文还提出了一种基于深度图卷积网络的弹性配准方法,该方法不需要依赖2D血管中心线,而是通过特征提取模块与弹性配准模块基于CTA血管中心线、CTA图像投影与DSA图像,以自监督的形式来学习弹性形变场,配准的耗时与性能都进一步得到改善。基于深度图卷积网络的弹性配准方法在临床数据上的平均配准距离误差为2.08mm,平均算法耗时为1.58s,可以初步满足术中实际场景的要求。

关键词： 3D/2D血管配准数字图像血管造影弹性配准图卷积网络

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面向变化检测的遥感影像弹性配准方法

武汉大学学报（信息科学版） 2018年第1期43卷 53-59页

作者：孙越王宏琦李峰王宁中国科学院光电研究院北京100094 中国科学院电子学研究所北京100190 中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室北京100094 中国科学院定量遥感信息技术重点实验室北京100094

对于遥感载荷技术指标差异、观测角度、时相、地形起伏等内外部因素造成的几何畸变,采用全局配准方法制约着影像配准和变化检测精度的提高。提出一种基于加速抗差特征（speed up robust feature,SURF）算法的全局匹配和像元局部配准模... 详细信息

对于遥感载荷技术指标差异、观测角度、时相、地形起伏等内外部因素造成的几何畸变,采用全局配准方法制约着影像配准和变化检测精度的提高。提出一种基于加速抗差特征（speed up robust feature,SURF）算法的全局匹配和像元局部配准模型相结合的弹性配准方法,以不同时相遥感影像的差值特征影像各像元正态分布密度函数构建像元局部参数解算权重,缓减不同时相影像中辐射亮度差异较大的像元对局部配准模型参数解算的影响,采用城市典型区域遥感影像进行实验,结果表明该方法影像配准精度（包括地形起伏区域）优于1个像元,弹性配准算法的适用性和运算速度有一定的提高。

关键词：弹性配准变化检测 SURF算法局部加权

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特征点对引导的医学图像弹性配准方法

电子科技大学学报 2012年第3期41卷 471-476页

作者：王振松刘晓云陈武凡电子科技大学自动化工程学院成都611731

采用最优化方法进行弹性图像配准时,常常会因为初值选择不合适导致优化过程收敛到局部极值,从而使配准失败。针对该问题,提出了利用一对匹配的特征点来引导迭代配准过程的算法。首先,根据一对匹配的特征点确定图像初始局部配准区域;然后... 详细信息

采用最优化方法进行弹性图像配准时,常常会因为初值选择不合适导致优化过程收敛到局部极值,从而使配准失败。针对该问题,提出了利用一对匹配的特征点来引导迭代配准过程的算法。首先,根据一对匹配的特征点确定图像初始局部配准区域;然后,在算法迭代过程中逐渐扩展局部配准区域直至覆盖整个图像。建立初始局部配准区域及局部配准区域扩展时,根据特征点对的空间位置关系,以及医学图像的形变场在统计特性上是高斯马尔可夫随机场的先验知识,来估计局部配准区域形变参数向量的初值;在对局部配准区域进行配准时,基于图像像素灰度统计信息的配准方法被用来求解局部配准区域的形变场参数向量。实验证明,该算法能够有效克服弹性配准算法容易陷入局部极值的问题。

关键词：形变场局部极值匹配特征点弹性配准

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基于层次B样条的医学图像弹性配准方法

天津大学学报 2007年第1期40卷 35-40页

作者：张红颖张加万孙济洲杨甲东天津大学计算机科学与技术学院天津300072

弹性配准是医学图像处理的重要研究内容,为了精确得到图像的局部几何变形,需要大量均匀分布的标记点来表示局部偏差,为此,提出了一种自动、准确的基于区域相似性的标记点选取方法,并利用层次B样条散乱数据插值方法能够解决逼近精度和光... 详细信息

弹性配准是医学图像处理的重要研究内容,为了精确得到图像的局部几何变形,需要大量均匀分布的标记点来表示局部偏差,为此,提出了一种自动、准确的基于区域相似性的标记点选取方法,并利用层次B样条散乱数据插值方法能够解决逼近精度和光滑性的平衡问题的特点,建立一种新的配准方法．实验证明,本文提出的自动标记点的选取方法能够产生准确的表示局部变形的标记点对应性,所建立的配准方法是一种准确、简便和稳定的方法,能够产生光滑、准确的配准变换．

关键词：医学图像弹性配准 B样条

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基于多分辨率策略的弹性配准方法

数据采集与处理 2008年第4期23卷 430-435页

作者：荣成城曹国刚罗立民唐慧东南大学影像科学与技术实验室南京210096

提出了一种基于多分辨率策略的医学图像弹性配准方法。首先通过使用多分辨率C-V模型来加快边界提取的速度,接着采用模拟退火结合薄板样条插值的方法来配准边界点。为了增强边界点配准算法的鲁棒性和速度,在退火过程中使用多分辨率策略... 详细信息

提出了一种基于多分辨率策略的医学图像弹性配准方法。首先通过使用多分辨率C-V模型来加快边界提取的速度,接着采用模拟退火结合薄板样条插值的方法来配准边界点。为了增强边界点配准算法的鲁棒性和速度,在退火过程中使用多分辨率策略来构造点集数据。最后利用薄板样条插值函数完成弹性变换。实验结果表明,算法对于大形变的情况依然具有很好的效果。

关键词：多分辨率 Level set 薄板样条模拟退火弹性配准

基于互信息量和薄板样条的X射线造影图像弹性配准

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电子学报 2007年第1期35卷 127-130页

作者：杨健王涌天唐宋元周寿军刘越北京理工大学信息科学技术学院北京理工大学信息科学技术学院北京100081

本文提出了一种基于互信息量和薄板样条的冠状动脉造影图像弹性配准新方法.该方法不仅解决了传统模板匹配方法中子块图像分解的不确定性问题,而且还克服了常规优化方法易受初值影响而陷入局部最优的问题,有效的保证了解的收敛.试验结果... 详细信息

本文提出了一种基于互信息量和薄板样条的冠状动脉造影图像弹性配准新方法.该方法不仅解决了传统模板匹配方法中子块图像分解的不确定性问题,而且还克服了常规优化方法易受初值影响而陷入局部最优的问题,有效的保证了解的收敛.试验结果证明本算法能够获得亚像素的配准精度.

关键词：弹性配准血管造影术互信息量薄板样条

基于JS测度和层次B样条的医学图像弹性配准

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光电子．激光 2009年第2期20卷 269-273页

作者：胡顺波刘常春杨金宝临沂师范学院物理系山东临沂276005 山东大学控制科学与工程学院山东济南250061

为了精确得到图像的不规则局部几何变形,提出了一种基于标记点的医学图像弹性配准新方法。首先用Jensen-Schur(JS)测度对图像进行粗配准,然后用该测度自动选取标记点对,最后用能够解决逼近精度和光滑性平衡问题的B样条细化的层次B样条... 详细信息

为了精确得到图像的不规则局部几何变形,提出了一种基于标记点的医学图像弹性配准新方法。首先用Jensen-Schur(JS)测度对图像进行粗配准,然后用该测度自动选取标记点对,最后用能够解决逼近精度和光滑性平衡问题的B样条细化的层次B样条插值技术来实现图像弹性配准。实验表明,本文提出的标记点自动选取方法能够产生准确的表示不规则局部变形的标记点对,所提出的配准方法能够产生光滑、准确的弹性配准变换。

关键词：图像处理技术弹性配准 Jensen-Schur(JS)测度层次B样条细化

基于正弦图的正电子发射成像呼吸运动弹性配准校正

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生物医学工程学杂志 2014年第5期31卷 1005-1010页

作者：封硕崔锐贺建峰马磊昆明理工大学信息工程与自动化学院昆明650500

在患者胸部正电子发射成像(PET)过程中,呼吸运动会造成成像质量下降。本文使用三层网格B-样条弹性配准的方法修正重组和降噪后的正弦图来进行呼吸运动校正。使用GATE仿真NCAT呼吸运动体模数据进行实验,结果显示图像质量得到了很大地提高... 详细信息

在患者胸部正电子发射成像(PET)过程中,呼吸运动会造成成像质量下降。本文使用三层网格B-样条弹性配准的方法修正重组和降噪后的正弦图来进行呼吸运动校正。使用GATE仿真NCAT呼吸运动体模数据进行实验,结果显示图像质量得到了很大地提高,运动伪影和结构信息得到了修复,表明本文的方法是有效的。

关键词：运动校正弹性配准正电子发射成像正弦图

混合谱梯度方法及其在医学图像弹性配准中的应用

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中山大学学报（自然科学版） 2009年第3期48卷 8-12,21页

作者：韩乐喻高航关履泰华南理工大学数学系广东广州510640 赣南师范学院数学与计算机科学学院江西赣州341000 中山大学科学计算与计算机应用系广东广州510275

大规模优化问题一直是理论研究领域的研究重点,求解无约束最优化问题的混合谱梯度方法将多元谱梯度方法和谱梯度方法有效地结合在一起,综合了二者的优势,引入非单调线搜索后,形成了全局收敛的混合谱梯度算法,并用于医学图像弹性配准B样... 详细信息

大规模优化问题一直是理论研究领域的研究重点,求解无约束最优化问题的混合谱梯度方法将多元谱梯度方法和谱梯度方法有效地结合在一起,综合了二者的优势,引入非单调线搜索后,形成了全局收敛的混合谱梯度算法,并用于医学图像弹性配准B样条参数模型的求解。医学图像弹性配准是医学图像处理研究的热点和难点,其中的参数模型往往转化为无约束优化问题的求解,当参数数目较大时传统的方法求解费时,而混合谱梯度算法较多地利用梯度信息,避免了梯度计算的浪费,与层次B样条结合可以极大地提高参数配准的优化速度和精度,算法中的非单调线搜索还有助于避免局部最优。

关键词：弹性配准 B样条谱梯度方法