QPSO算法和Powell法结合的多分辨率医学图像配准

图像配准一直是图像研究领域的热点话题,互信息的配准方法由于其精度高、鲁棒性强等特点,成为图像配准中的常用方法。但其目标函数存在局部极值问题。针对这个问题,提出一种量子行为的粒子群优化算法(QPSO)和Powell法相结合的多分辨率搜索优化算法。QPSO参数个数少,其每一个迭代步的取样空间能覆盖整个解空间,能保证算法的全局收敛,因此可以有效地解决Powell算法的缺点。该算法将量子行为的粒子群优化算法(QPSO)与Powell法结合起来对二维的MRI图像进行配准。实验结果表明,该方法能够有效地克服互信息函数的局部极值问题,并提高了配准精度和速度。     

医学图像配准的混合量子粒子群优化算法研究

基于互信息的配准方法具有精度高、鲁棒性强等特点,但互信息的配准函数存在局部极值,给配准的过程带来了很大的困难。针对此问题提出了以归一化互信息作为相似性测度,将具有较强全局搜索能力的量子粒子群优化（QPSO）算法用于求解低精度的配准参数,再利用具有较强局部搜索能力的Powell法获得高精度配准参数的方法,应用到医学图像的配准中。实验结果表明,提出的混合算法能够有效地克服互信息函数存在的局部极值和Powell方法存在的初始点依赖问题,提高了配准的成功率,具有较高的配准精度和较快的速度。     

物体边沿特征提取及应用

针对互信息配准方法中目标函数因存在多极值而容易陷入局部最优的问题,提出了一种基于萤火虫算法改进优化策略的互信息医学图像配准算法。该算法使用归一化互信息作为相似性测度,用萤火虫所处位置来表示配准参数,根据每个萤火虫的位置计算互信息函数值并将其作为当前萤火虫的亮度,通过亮度和吸引度的迭代更新来寻找互信息函数取最优解时的最佳配准参数。实验结果表明,该方法克服了互信息函数容易陷入局部最优的问题,有效地提高了配准精度。     

基于互信息图像配准中的局部极值问题研究

基于互信息的图像配准方法具有自动化程度高、配准精度高等优点,近年来在医学图像配准中得到广泛应用。但是当变换后像素坐标位于非采样网格点时,插值算法有时会使目标函数产生局部极值,使得最优化搜索终止于局部极值,得到错误的配准结果。分析了两种常见的插值算法和产生局部极值的原因,在此基础上提出一种新的插值算法。实验结果表明,该算法有效地抑制了基于互信息的目标函数的局部极值问题,使目标函数更加平滑。     

基于互信息和二级搜索的图像配准

基于互信息的图像配准方法,已经广泛应用于图像配准领域.但互信息图像配准方法容易受到局部极值的干扰,难以得到最优解.对互信息图像配准中互信息的表征、图像插值方法以及优化搜索算法三个要素做了探讨,尤其针对常用的Powell搜索算法的不足,提出了基于互信息和二级搜索的图像配准算法.该算法以标准互信息为图像相似测度,利用PV插值法平滑搜索空间,采用Simplex算法进行一级粗配准,采用Powell算法进行二级精配准.仿真结果表明,二级搜索配准算法能够有效地克服局部极值,提高计算速度,用于大差异图像配准.     

互信息医学图像配准中PV插值算法的改进

基于互信息的医学图像配准算法中,传统的部分体积插值法（PV）使互信息函数在像素整数倍位移处产生局部极值,使优化算法陷于局部最优解,从而导致错误配准。提出用Blackman-Harris窗sinc函数作为核函数,对传统PV插值法进行改进,同时将参与插值的邻域点从4个增加到16个,有效消除了局部极值,得到了光滑的互信息函数曲线。具体配准实验证明,该方法可行,且有更高的鲁棒性。     

基于互信息的磁共振颅脑图像配准

基于互信息的全局配准算法是近年图像配准研究的热点之一,此法具有精度高、鲁棒性强的特点.但是在计算互信息的时候,采用部分体积插值计算联合直方图无法避免在像素褴数倍位移处的局部极值,从而会造成误配准.分析了局部极值产生原因,然后根据信息熵的基本性质,提出了一种降低配准图像灰度等级的方法.这种方法抑制了因PV插值所引起的局部极值情况,平滑了信息熵的曲线.然后采用Powell优化算法对信息熵函数进行寻优.实验结果表明配准精度可以达到亚像素级.     

基于改进模拟退火算法的医学图像配准

基于互信息的图像配准方法被广泛应用于医学图像配准,但其目标函数常常存在许多局部极值,干扰配准结果.提出了改进的下降单纯形-模拟退火混合算法.利用快速的下降单纯形法作局部搜索获得局部极值,再利用具有全局优化能力的模拟退火法来获取全局极值,从而实现CT-MR多模医学图像配准.实验表明,该混合算法与传统的单一算法相比,配准精度高,速度快.     

模糊互信息配准准则的理论和实验分析

从图像配准的模糊性出发,在图像配准中考虑图像的灰度相关性,结合了图像的空间信息。在配准准则中引入图像配准的灰度相关系数,提出了基于模糊互信息的配准准则。实验表明,模糊互信息函数比互信息函数具有更少的局部极值点和更好的优化特性。     

基于互信息和模拟退火--单纯形法的多谱段图像配准

不同传感器获得的图像往往没有进行空间配准,或需要融合的图像是传感器在不同时段获得的图像,因此在进行融合之前必须进行图像的配准。论文采用互信息作为相似性测度,同时针对互信息方法目标函数的局部极值问题,选用合适的直方图级数,以降低局部极值,并提出以改进的模拟退火——单纯形算法作为优化策略进行图像配准。实验证明该算法取得了较好的效果。     

一种基于QPSO的脉冲耦合神经网络参数的自适应确定方法

针对目前脉冲耦合神经网络(PCNN)神经元模型中的参数主要通过人工定义的问题,提出一种基于量子微粒群优化(QPSO)算法的PCNN参数自动确定方法,并分析该算法的时间复杂度。该方法利用PCNN分割后的图像熵作为QPSO算法的适应度函数,在解空间中自动搜索PCNN中待确定参数的最优值,提供一种PCNN神经元模型中的参数自动确定方法。将该方法应用于图像分割时,以互信息量作为图像分割评价标准。仿真结果表明文中方法实现正确的图像分割,其性能优于Otsu方法、人工调整PCNN参数方法、遗传算法优化方法和微粒群优化方法,表现出较好的鲁棒性。     

基于角点特征和最大互信息的图像配准

基于互信息的配准方法是图像配准领域的重要方法。互信息是图像配准中常用的相似性度量,具有鲁棒、精度高等优点,但基于互信息的配准计算量大,制约了它的实际应用。文章提出一种基于角点和最大互信息配准方法:首先采用间接算法来计算曲率的极大值点,从而能快速准确的提取角点集;接着计算两幅图像角点集间的互信息,最后通过POWELL算法搜索使互信息最大以实现配准。实验表明,该算法计算简单,配准速度快,具有更好的精确性和鲁棒性。     

一种基于混合量子行为粒子群优化算法的图像配准方法

针对多模医学图像配准的高精度要求,以最大化互信息图像配准方法为基础,提出了一种基于混合量子行为的粒子群优化(HQPSO)算法的多模医学图像配准新方法。实验结果表明,在多模医学图像配准应用中,新算法的实际性能不仅优于传统的Powell算法和PSO算法,也比QPSO算法有一定的优势。上述结论为医疗图像诊断分析提供了一种新的有效方法。     

一种基于广义互信息的图像配准算法

互信息作为图像配准中的相关度矩阵有着广泛的应用,通常采用的是基于Shannon熵的互信息。采用一个广义的信息熵——Renyi熵,提出了一种基于广义互信息的图像配准方法。在全局搜索阶段,采用q取较小值的Renyi熵,此时,Renyi熵可以消除局部极值,再通过局部优化方法对当前的局部最优解进行局部寻优,以找到全局最优解;在局部优化阶段,使用基于q→1时的Renyi熵的归一化互信息测度作为目标函数。实验结果表明:相对于归一化互信息图像配准算法,基于Renyi熵的互信息配准算法有良好的配准效果,且提高了配准速度。     

尺度空间图像的互信息与配准

提出基于多尺度图像的互信息测度的配准方法,主要讨论这种方法的性能。提出这种方法的主要目的是在保证这种方法的准确性和鲁棒性的同时加快配准速度,并且具有强抗噪性。将这种方法在MR图像和CT图像上进行检验。这是首次将属性尺度空间与互信息结合,实验表明多尺度图像的互信息测度是一种行之有效的配准方法。     

基于特征点互信息的医学图像配准

针对互信息配准方法耗时较长、容易陷入极值的缺陷,提出采用ReNet的方法提取图像边缘,构建边缘特征点互信息能量函数,通过改进Powell算法对配准进行优化.通过实验,基于特征点互信息的医学图像配准方法与结构互信息相比,在配准准确率大致相同的情况下,配准所需时间大幅降低.     

Mutual information aspects of scale space images

In image registration, mutual information is a well-performing measure based on principles of uncertainty. Similarly, in image analysis the Gaussian scale space, based on minimal assumptions of the image, is used to derive intrinsic properties of an image. This paper starts an investigation of a combination of both methods. This combination results in a double parameterized mutual information measure using local information of the image. For single modality matching best response is found for coinciding parameters. Then critical values are found for which the parameterized mutual information has extrema. First results on multi-modality matching show that different parameter values instead of coinciding values yield the best response for the parameterized mutual information.     

联合弯曲能量和标志点对应约束的非刚性医学图像配准

由于缺乏图像几何空间约束,基于互信息的非刚性医学图像配准常常产生不合理的形变。提出一种联合弯曲能量和标志点对应约束的非刚性医学图像配准方法,在互信息配准目标函数中添加弯曲能量惩罚和对应标志点间欧氏距离2个正则项,约束医学图像软组织不合理形变。脑部MRI、头颈部CT、胸部CBCT影像配准实验结果表明,该方法可有效提高配准质量。     

基于边缘保护多尺度空间的医学图像配准方法

从尺度空间滤波的角度分析传统多分辨率配准方法存在局限性的原因。为提高配准的精度和速度,更好地避免局部极值,提出基于边缘保护多尺度空间配准的方法。这种多尺度空间基于非线性扩散模型,可以为基于互信息的配准提供丰富的空间位置信息。同时为实现全自动配准,提出自动获取非线性扩散模型中平滑参数λ的方法。实验结果表明,文中方法用于三维医学图像配准时,优于传统的多分辨率配准方法,配准结果获得更高的精度,需要较少的迭代次数,并且在传统方法发生误配时,文中方法仍可准确配准,具有较好的鲁棒性。