《電子技術應用》
您所在的位置:首頁 > 顯示光電 > 設計應用 > 基于活動輪廓模型的腦部醫學圖像彈性配準
基于活動輪廓模型的腦部醫學圖像彈性配準
2015年微型機與應用第14期
唐 祚,閆德勤
(遼寧師范大學 計算機與信息技術學院,遼寧 大連 116081)
摘要: 針對傳統互信息彈性配準方法在醫學圖像應用上計算量大、處理速度慢的問題提出了一種基于活動輪廓模型(CVL-BFGS)醫學圖像配準方法。該算法結合了圖像局部輪廓信息和全局變化信息,通過提取圖像的邊緣輪廓,可以有效地挖掘輪廓信息,并克服了彈性配準算法容易陷入局部極值問題,使圖像配準的結果更加穩定。同時該算法為全局互信息配準提供一個通過局部配準得到的更優初始值,從而降低了整體配準的迭代次數,提高圖像配準效率,并證明了該算法的魯棒性和有效性。
Abstract:
Key words :

  摘  要: 針對傳統互信息彈性配準方法在醫學圖像應用上計算量大、處理速度慢的問題提出了一種基于活動輪廓模型(CVL-BFGS)醫學圖像配準方法。該算法結合了圖像局部輪廓信息和全局變化信息,通過提取圖像的邊緣輪廓,可以有效地挖掘輪廓信息,并克服了彈性配準算法容易陷入局部極值問題,使圖像配準的結果更加穩定。同時該算法為全局互信息配準提供一個通過局部配準得到的更優初始值,從而降低了整體配準的迭代次數,提高圖像配準效率,并證明了該算法的魯棒性和有效性。

  關鍵詞流行學習;線性化;局部線性嵌入;降維;稀疏數據

0 引言

  隨著現代大型醫療成像技術的發展,醫學圖像成為醫學診斷和治療中的關鍵環節之一[1]。醫學圖像分割在醫學影像等技術中占有重要地位,手工分割易受到技師的經驗影響,并且工作量大,因此計算機自動分割醫學圖像是當前迫切的課題。由于圖像的分割要求較高,與傳統的醫學圖像分割方案相比,活動輪廓模型是非常有效的醫學圖像分割方法,它可以對不同成像的醫學圖像進行分割?;顒虞喞椒軌蛴行У匾种圃肼暋⑼队皩D像的干擾,更好地處理弱邊界區域問題。

  醫學圖像配準,即通過尋找一種空間變換,使兩幅圖像的對應點達到空間位置和解剖位置的完全一致。圖像配準方法可分為剛性配準和彈性配準[2]。經過多年的發展,剛性配準算法已很成熟,且達到很高的精度,但遠遠不能滿足臨床需要。許多臨床應用需要彈性變換來描述圖像之間的變換關系,因此在醫學圖像配準方面彈性配準是當今的研究領域的熱門話題[3-6]。

  彈性配準是當今醫學圖像配準方面的熱點與難點。2011年,GONCALVES J A等人提出了通過直方圖的圖像分割圖像配準的方法[7]。參考文獻[8]提出了一種基于聚類圖像分割的配準方法,由于互信息的局部極值問題由多方面引起[9],基于互信息的方法在配準過程中隨著圖像數據的增大,運算量也會隨著急劇增加,因此存在計算量大、處理速度慢的問題。本文提出一種基于活動輪廓模型的醫學圖像配準方法。該算法結合圖像局部輪廓信息和全局變化信息,通過對圖像的邊緣輪廓結構的提取,能有效挖掘局部輪廓信息并克服彈性配準算法容易陷入局部極值的問題,使得圖像配準效果更加穩定。同時該算法為全局互信息配準提供了一個通過局部配準得到的更優初始值,從而降低了整體配準的迭代次數,提高了圖像配準效率。

1 CVL-BFGS算法過程

  設I是輸入圖像,C-V模型的曲線擬合能量函數  E(?準,c1,c2)可以表示為:

  12.jpg

  其中,Length(C)表示曲線C的長度,inside(C)和outside(C)分別表示圖像分割曲線的內部區域和外部區域,average(inside(C))為內部區域面積。

  關于c1c2能量函數E的一階導數為:

  35.png

  為了求能量函數E的極小值,計算歐拉-拉格朗日方程,引入了Heaviside函數Hε及一階導數δε:

  6.png

  能量函數關于?準的極小值,得到的歐拉-拉格朗日方程為:

  7.png

  引入時間變量t,得到水平集函數演化的偏微分方程為:

  8.png

  對分割后的圖像采用L-BFG算法進行對應配準。

  構造近似Hessian矩陣的擬牛頓優化目標函數。f(x)的極小點x的近似點xk處的二階泰勒展開式逼近目標函數為:

  9.png

  其中,d=(x-xk),qk(d)為搜索方向的極小點,該二階導數可以由一個f(x)函數值和一階導數構造矩陣Bk來近似代替,通過二次函數逼近f(x):

  1014.jpg

2 CVL-BFGS算法過程

  輸入:浮動圖像和參考圖像

  輸出:配準圖像和網格圖像

  (1)通過活動輪廓模型對目標圖像進行分割。

 ?。?)嵌入基于B樣條的擬牛頓算法。設H0=I,計算目標函數f(x)在xk處的梯度;確定搜索方向dk=-Hkgk;

 ?。?)令Xk+1=xk+λdk;當‖f(xk)‖<ε時,停止迭代得到最優解xk=xk+1,否則循環;利用式(14)計算Hk+1;最后輸出變換網格trans(1)。

  (4)把變換網格trans(1)作為ACNMI算法的初始網格,利用步驟(2)的迭代過程進行全局配準,得到變換網格trans(2)。

  (5)基于3次B樣條變換輸出配準圖像。

3 實驗結果分析

  為了證明本文所提出的新CVL-BFGS算法的可行性和有效性,對兩組腦部MRI圖像進行了實驗。一組是對腦部矢狀位圖像進行的輪廓醫學圖像配準,另一組則是對腦部橫位進行的輪廓醫學圖像配準。利用MATLAB軟件在HPPRO3380MT、4 GB內存電腦上進行實驗。實驗所選為真實的腦部MRI圖像。

  3.1 腦部矢狀位圖像配準對比實驗




  采用353像素×354像素腦部圖像分別作為配準的參考圖像和待配準的浮動圖像,如圖1、圖2所示。在實驗過程中,對(a)、(b)兩幅圖像分別使用CVL-BFG和L-BFG配準方法,得到(c)和(j)兩幅配準圖像及變化網格,由于對參考圖像和浮動圖像首先進行活動輪廓提取,詳細得到圖像的邊緣信息,隨后對輪廓圖像配準,得到邊緣的變化網格,最后在邊緣變化的基礎上,配準得到配準后圖像(j)。在腦干圖像配準對比實驗中,CVL-BFG配準方法的處理效果在顱骨邊緣配準更加準確,整體配準效果穩定,CVL-BFG配準方法優于L-BFG配準方法。

  3.2 腦部橫位圖像配準對比試驗

  胸部橫位L-BFG圖像配準如圖3所示,CVL-BFG圖像配準如圖4所示。表1為配準結果比較。

003.jpg

001.jpg

  由于在不同的組織形變下醫學圖像機制是不同的,嘗試對兩種圖像進行圖像配準效果對比。首先以SSD作為相似性測度,采用CVL-BFG優化算法進行3次B樣條變換配準,B樣條變換的網格大小為32像素×32像素。由于配準過程會存在極值問題,配準前需要進行高斯平滑處理,為了讓位移作用在浮動圖像上,并且效果是平緩的、一致的,因此再采用高斯模糊會導致網格有一定虛化。網格變化、配準圖像結果、均方差計算以及時間的對比表明:CVL-BFG算法明顯優于傳統的L-BFG算法,并且算法更加穩定,能夠提取更豐富的信息。原因在于,通過對圖像的邊緣輪廓結構提取,能有效地挖掘局部輪廓信息并克服彈性配準算法容易陷入局部極值的問題,使得圖像配準效果更加穩定。

4 結論

  傳統的彈性配準方法在醫學圖像配準的過程中飽受了大型計算和處理速度低等問題,本文提出的一種新型的基于主動活動輪廓模型的醫學圖像配準方法(CVL-BFG)充分繼承了傳統算法的優點,并且克服了容易陷入局部極值的缺點,提高了配準精度。該方法使用一種對圖像活動輪廓提取的方法,能夠快速、有效、方便地提取圖像輪廓信息,基于輪廓配準產生的網格采用互信息方法,從而實現了醫學圖像配準。實驗結果表明,該算法是有效的,并且明顯優于傳統的L-BFG配準方法。但該算法還存在一些不足,輪廓提取的準確性以及噪聲的影響,使配準過程會產生一些誤差,所以對特征提取的過程中準確程度要有很高要求。對于如何在減少配準誤差的同時提高配準的速度以及多模態圖像配準則是今后研究的重點。

參考文獻

  [1] OLIVEIRA F P M, TAVARES J M R S. Medical image registration: a review[J]. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering, 2014,17(2):73-93.

  [2] 陳國琳.非剛性醫學圖像配準方法的研究與實現[D].南京:南京理工大學,2009.

  [3] 張娟.醫學圖像配準中相似性測度的研究[D].廣州:南方醫科大學,2014.

  [4] 別術林.基于互信息的醫學圖像配準算法研究[D].北京:北京交通大學,2014.

  [5] FP O. Medical image registration: a review[J]. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering, 2014,17(2):73-93.

  [6] HERMANN S, WERNER R. High accuracy optical flow for 3D medical image registration using the census cost function[J]. Lecture Notes in Computer Science,2014,8333:23-35.

  [7] GON?覶ALVES H, GONCALVES J A, CORTE-REAL L. Hairis: a method for automatic image registration through histogram-based image segmentation[J]. IEEE Transactions on Image Processing, 2011,20(3):776-789.

  [8] 賈冀.基于聚類的圖像分割與配準研究[D].西安:西安電子科技大學,2013.

  [9] ARDIZZONE E, GALLEA R, GAMBINO O, et al. Effective and efficient interpolation for mutual information based multimodality elastic image registration[C]. 2009 IEEE 12th International Conference on Computer Vision Workshops (ICCV Workshops), IEEE, 2009: 376-381.


此內容為AET網站原創,未經授權禁止轉載。
热re99久久精品国产66热_欧美小视频在线观看_日韩成人激情影院_庆余年2免费日韩剧观看大牛_91久久久久久国产精品_国产原创欧美精品_美女999久久久精品视频_欧美大成色www永久网站婷_国产色婷婷国产综合在线理论片a_国产精品电影在线观看_日韩精品视频在线观看网址_97在线观看免费_性欧美亚洲xxxx乳在线观看_久久精品美女视频网站_777国产偷窥盗摄精品视频_在线日韩第一页
  • <strike id="ygamy"></strike>
  • 
    
      • <del id="ygamy"></del>
        <tfoot id="ygamy"></tfoot>
          <strike id="ygamy"></strike>
          久久综合给合| 欧美四级在线| 亚洲精品乱码久久久久久按摩观| 欧美日韩一区精品| 久久最新视频| 欧美激情一区二区久久久| 欧美日韩精品在线播放| 一区二区在线观看视频在线观看| 免费观看30秒视频久久| 日韩视频二区| 久久成人精品无人区| 国产精品三级久久久久久电影| 能在线观看的日韩av| 国产毛片久久| 欧美激情一区二区三区不卡| 在线免费高清一区二区三区| 免费日韩av片| 99精品免费网| 国产麻豆精品久久一二三| 亚洲视屏一区| 麻豆精品一区二区综合av| 国产精品mv在线观看| 亚洲欧美国产va在线影院| 夜夜嗨av一区二区三区四区| 亚洲精品中文字幕在线观看| 国产精品ⅴa在线观看h| 欧美午夜视频在线| 亚洲午夜伦理| 欧美日韩在线综合| 在线播放日韩专区| 亚洲人精品午夜在线观看| 日韩图片一区| 亚洲一区二区3| 欧美区一区二区三区| 久久久久久久欧美精品| 亚洲一区二区三区精品视频| 浪潮色综合久久天堂| 香蕉av777xxx色综合一区| 亚洲一区二区免费看| 亚洲欧美日韩高清| 国语自产精品视频在线看一大j8| 在线综合+亚洲+欧美中文字幕| 国产精品久久国产三级国电话系列| 国产亚洲精品bv在线观看| 模特精品在线| 久热精品视频在线观看一区| 国产欧美综合一区二区三区| 亚洲剧情一区二区| 久久精品国产一区二区三区| 亚洲图片欧美午夜| 国内外成人免费激情在线视频| 亚洲欧美春色| 久久精品在线| 欧美成人精品h版在线观看| 亚洲免费电影在线| 欧美成人一二三| 欧美日韩国产三级| 亚洲国产裸拍裸体视频在线观看乱了中文| 两个人的视频www国产精品| 久久一区精品| 欧美久久一级| 久久色中文字幕| 亚洲美女精品久久| 久久久久久69| 在线观看日韩av先锋影音电影院| 一二三区精品| 亚洲二区三区四区| 久久亚洲精品一区| 欧美无砖砖区免费| 在线亚洲一区二区| 亚洲线精品一区二区三区八戒| 久久久久久夜精品精品免费| 国内精品**久久毛片app| 国产麻豆日韩| 国产精品免费看片| 亚洲尤物在线视频观看| 亚洲影院一区| 亚洲一区二区三区乱码aⅴ| 久久精品国产清自在天天线| 亚洲激情六月丁香| 欧美黑人国产人伦爽爽爽| 久久久久网址| 在线观看精品视频| 欧美一区二区精品久久911| 亚洲第一网站免费视频| 欧美一区国产在线| 欧美视频免费在线观看| 久久成人久久爱| 国产精品美女久久久久久2018| 激情成人av| 亚洲精品九九| 午夜精品久久一牛影视| 欧美黄色片免费观看| 国产精品一卡二卡| 欧美激情一区在线| 久久久噜噜噜久噜久久| 日韩一区二区免费看| 久久精品91| 欧美日韩日本视频| 国产精品xxxxx| 国产精品黄页免费高清在线观看| 亚洲精品一品区二品区三品区| 日韩亚洲一区二区| 亚洲欧美日韩国产成人| 亚洲大片在线观看| 99国产精品99久久久久久| 亚洲欧美一区二区三区在线| 亚洲天堂久久| 欧美电影免费网站| 香蕉久久夜色精品| 久久久久国产精品麻豆ai换脸| 亚洲国产日韩美| 亚洲精品视频在线观看网站| 国内偷自视频区视频综合| 午夜一区二区三区在线观看| 亚洲欧洲99久久| 亚洲国产欧美日韩另类综合| 欧美日韩免费观看中文| 久久免费高清视频| 美玉足脚交一区二区三区图片| 亚洲午夜视频在线观看| 日韩视频在线永久播放| 欧美电影资源| 在线观看欧美视频| 国产精品乱子乱xxxx| 91久久精品一区| 国产精品美女久久福利网站| 女人香蕉久久**毛片精品| 欧美肉体xxxx裸体137大胆| 国产精品久久国产精品99gif| 国产精品久久国产精麻豆99网站| 夜夜爽99久久国产综合精品女不卡| 国产精品高潮在线| 亚洲一区二区动漫| 亚洲网在线观看| 欧美人在线观看| 久久精品道一区二区三区| 欧美ab在线视频| 免费日韩av| 欧美插天视频在线播放| 蜜臀av性久久久久蜜臀aⅴ四虎| 国产一区二区三区电影在线观看| 亚洲精品欧美| 日韩系列在线| 欧美不卡在线| 国产精品jvid在线观看蜜臀| 加勒比av一区二区| 亚洲天堂成人| 欧美chengren| 亚洲伦理网站| 国产精品国产三级国产aⅴ无密码| 欧美日韩午夜视频在线观看| 亚洲国产高清视频| 国产区欧美区日韩区| 欧美国产在线观看| 亚洲黄色在线看| 亚洲国产专区校园欧美| 久久精品视频在线免费观看| 激情成人亚洲| 亚洲人成网站在线播| 另类专区欧美制服同性| 亚洲欧美资源在线| 亚洲国产高清一区二区三区| 亚洲女性喷水在线观看一区| 美女视频网站黄色亚洲| 亚洲国产成人av好男人在线观看| 久久婷婷国产综合精品青草| 欧美日韩系列| 在线亚洲欧美视频| 亚洲毛片在线| 欧美激情偷拍| 中文一区二区| 亚洲承认在线| 久久理论片午夜琪琪电影网| 亚洲深夜福利在线| 午夜日韩激情| 性欧美精品高清| 亚洲国产精品一区二区www| 国产精品私拍pans大尺度在线| 一区二区在线观看av| 久久人人爽国产| 一区二区欧美在线| 1204国产成人精品视频| 国产欧美一区二区三区沐欲| 亚洲美女淫视频| 欧美日韩另类字幕中文| 久久国内精品自在自线400部| 国产精品久久国产精麻豆99网站| 国产精品国产亚洲精品看不卡15| 久久福利毛片| 欧美性大战久久久久久久蜜臀| 欧美激情亚洲综合一区| 国产精品国产自产拍高清av王其| 国产精品第三页| 久久久久久久精| 国产精品第一页第二页第三页| 韩国精品一区二区三区| 亚洲国产成人精品视频| 欧美在线视频免费| 亚洲二区在线观看| 国产婷婷97碰碰久久人人蜜臀| 日韩午夜黄色| 一本一本久久| 性xx色xx综合久久久xx| 欧美在线综合| 一区二区三区高清在线观看| 久久九九久精品国产免费直播| 欧美一区二区三区四区高清| 欧美在线日韩| 欧美日韩另类字幕中文| 国产视频自拍一区| 91久久夜色精品国产网站| 欧美视频在线播放| 欧美黄色一区二区| 国产精品二区二区三区| 亚洲人成网站777色婷婷| 久久久视频精品| 亚洲男人第一av网站| 国产欧美一区二区白浆黑人| 日韩一区二区高清| 亚洲激情视频在线观看| 国产女主播视频一区二区| 99热在这里有精品免费| 亚洲国产mv| 久久久人成影片一区二区三区观看| 亚洲欧美国产一区二区三区| 亚洲一区欧美二区| 久久久久久**毛片大全| 亚洲精品日韩欧美| 性欧美18~19sex高清播放| 亚洲国产精品高清久久久| 国产精品爱久久久久久久| 欧美激情精品久久久久久免费印度| 亚洲欧美视频在线观看| 国外视频精品毛片| 国产伦精品一区二区三区免费| 精久久久久久久久久久| 亚洲国产精彩中文乱码av在线播放| 亚洲国产精品久久久久久女王| 亚洲电影免费观看高清完整版| 亚洲男同1069视频| 你懂的一区二区| 国产日韩视频一区二区三区| 欧美日韩在线一区二区三区| 欧美一区高清| 99re66热这里只有精品4| 一区二区在线看| 亚洲视频福利| 欧美日韩在线亚洲一区蜜芽| 老鸭窝91久久精品色噜噜导演| 午夜视频在线观看一区| 最新成人av网站| 亚洲电影av| 欧美在线一级va免费观看| 久久久久久穴| 欧美激情片在线观看| 国产一区二区三区自拍| 欧美日韩亚洲综合| 欧美日韩国产麻豆| 国产精品一区二区久久| 亚洲一区三区电影在线观看| 国产精品视频xxx| 亚洲欧美日韩精品久久久| 欧美日韩成人在线| 精品1区2区3区4区| 免费在线一区二区| 裸体歌舞表演一区二区| 亚洲国产精品成人va在线观看| 欧美精品二区| 久久精品青青大伊人av| 亚洲精品黄网在线观看| 国产日韩欧美三区| 欧美日韩视频在线第一区| 国产人久久人人人人爽| 好吊一区二区三区| 亚洲一区国产视频| 国产精品麻豆成人av电影艾秋| 亚洲电影欧美电影有声小说| 国产一区二区三区黄| 国产精品高潮呻吟久久av无限| 麻豆九一精品爱看视频在线观看免费| 亚洲在线视频| 亚洲欧洲美洲综合色网| 国产精品一区二区三区久久| 欧美专区在线| 性欧美在线看片a免费观看| 亚洲欧美激情在线视频| 国产精品电影网站| 国产欧美 在线欧美| 亚洲第一天堂av| 亚洲天堂偷拍| 国产精品入口夜色视频大尺度| 欧美成人激情在线| 99精品视频免费观看视频| 欧美国产视频在线| 欧美mv日韩mv亚洲| 欧美日韩精品免费观看视频| 中文精品99久久国产香蕉| 国产亚洲精品bv在线观看| 久久一二三区| 伊人成人在线| 中文国产成人精品| 夜夜嗨av一区二区三区网页| 亚洲精品欧美精品| 91久久夜色精品国产网站| 红桃视频国产精品| 9i看片成人免费高清| 先锋a资源在线看亚洲| 影音先锋中文字幕一区二区| 国产午夜精品一区二区三区欧美| 欧美日韩午夜| 久久精品人人爽| 亚洲国产黄色片| 午夜在线a亚洲v天堂网2018| 亚洲精品一区二区在线观看| 欧美专区在线观看一区| 另类专区欧美制服同性| 欧美国产精品中文字幕| 亚洲国产天堂久久综合| 国产一区二区三区视频在线观看| 欧美国产在线观看| 在线观看中文字幕不卡| 欧美丰满少妇xxxbbb| 99视频国产精品免费观看| 国产欧美va欧美不卡在线| 国产麻豆精品在线观看| 国产精品一区二区久久久久| 国产精品久久一级|