基于遗传算法的互信息医学图像配准

本文首先介绍了医学图像配准的基本概念及方法流程;然后介绍了基于遗传算法寻优的图像配准,其适应度函数为两配准图像的互信息;最后通过基于遗传算法的脑部二维图像配准实验说明该算法的高效性.     

遗传算法和最大互信息医学图像配准算法的研究

针对人脑的二维图像设计了一种遗传算法和最大互信息相结合的医学图像配准算法,采用互信息配准模型,以图像的灰度统计信息为配准依据,用改进的遗传算法搜索图像间的最优变换参数,并用最大互信息作为目标函数指导最优变换参数的搜索。通过实验验证了算法的可行性和稳定性。     

基于互信息多步骤优化的医学图像配准

提出了一种新的基于互信息(Mutual Information, MI)的多步骤优化的配准方法。计算输入图像的梯度值，减少了图像的内在信息而使轮廓更为清晰。设计了多步骤的配准框架，优化了配准的收敛过程，使用完整的图像进行有限次的传统配准方法的微调，以实现高精度。为了验证该方法的有效性，分别使用单模、多模和时间序列的方法对临床医学数据进行了实验，与传统的MI配准方法相比，基于互信息的多步骤优化的配准方法具有更高的有效性和精确度。     

基于互信息与边缘互距离的医学图像配准

提出了一种基于互信息与边缘互距离信息的医学图像配准新测度。该种测度既利用了待配准图像间的灰度互信息,又利用了图像边缘间的互距离均值和互距离方差空间信息,从而改进了互信息测度。实验证明这种测度得到的配准参数曲线光滑且峰值尖锐,收敛范围宽,对图像大小有更强的鲁棒性,在图像互信息值一样的情况下,仍有辨识能力。     

利用高维互信息的多模态医学图像配准

互信息相似性测度在多模态医学图像配准中获得了广泛的应用,然而其不足之处在于没用充分利用图像固有的空间信息。针对这一不足,提出了利用图像邻域信息的高维互信息配准方法。首先用图像像素及其邻域构成高维向量的集合,然后利用基于最近邻的熵估计法来估计集合的高维熵,并采用近似最近邻搜索算法来加快高维熵的计算。实验结果验证了新的相似性测度的有效性。     

基于小波变换和互信息的医学图像配准

为提高医学图像配准效果,提出了一种基于小波变换和互信息的配准方法。该方法首先通过小波变换将图像分层,并用小波分解的近似分量从最顶层开始搜索,同时以添加边界约束条件的下降单纯形法为搜索策略,而以搜索结果作为下一层搜索的粗略位置;然后逐层细化,以实现由粗到细的搜索过程;同时,针对不同的分解层采用不同的配准方法,即下层引入结合空间信息的区域互信息(RMI)为相似性测度,而上层采用PV插值法,以避免陷入局部极值。最后将此法应用于加噪MR图像单模配准、PET图像单模配准和MR-PET图像多模配准的。实验结果表明,该方法可以得到精确、有效的配准结果。与传统方法相比,该方法不仅配准精度高、抗噪性能好,而且计算效率高。     

利用方向可控金字塔进行基于互信息的图像配准

利用方向可控金字塔的方向可控性可以获取图像的方向信息,用来搜索最佳旋转变换参数,同时加入对平移量的搜索可以使这种方法能够处理具有平移和旋转变换的图像配准问题,采用互信息作为图像相似性度量的准则。实验表明该方法取得了较好的效果。     

基于混合互信息的医学图像配准

通常的互信息测度是基于Shannon熵的,对Renyi熵进行分析,根据某些参数下的Renyi熵可以消除局部极值、而Shannon熵对于局部极值具有很强吸引域的特点,提出一种使用Renyi熵和Shannon熵的混合互信息测度,将两种测度分别用于不同的搜索阶段,首先使用全局搜索算法寻找基于Renyi熵的归一化互信息测度的局部极值,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Shannon熵的归一化互信息测度作为目标函数。实验表明,这种配准算法比单纯使用Shannon熵能够取得更准确的配准结果,而且求解速度得到提高。     

基于分块互信息的图像配准

针对传统互信息缺乏利用空间信息而容易导致误配的缺点,提出了基于分块互信息的多模图像配准方法,并运用于可见光与红外图像之间的配准。该方法首先将可见光与红外图像分块,求得每个可见光与红外图像块对的互信息,并由块对中可见光与红外图像的质心间的距离为参数,确定块对的配准系数,求得每个块对的互信息与配准系数的乘积的和,定义为分块互信息,并以此为配准准则。实验表明,该方法运用与可见光与红外光配准,在配准精度上优于传统互信息方法。     

互信息在医学图像配准中的应用研究

多模态图像配准已成为医学图像分析的一项重要研究内容.互信息是最为广泛使用的一种配准方法,其精度和鲁棒性都相对使人满意.通过实验证明了该方法的实用性,并且对其扩展形式如基于高阶熵的互信息和加入梯度的互信息等方法进行了分析,验证了空间信息在配准中的重要作用.     

自适应变异差分算法与Powell算法相结合的医学图像配准

图像配准是医学图像处理中的关键技术。文中提出一种自适应差分算法(Difference Algorithm,DE)和Powell算法相结合的多分辨率医学图像配准方法,其不仅可以克服Powell算法依赖初始点的缺点,还可以降低陷入局部极值的几率。首先,对源图像进行多分辨处理,获得包括源图像在内的三层图像;然后,在低分辨率图像上使用自适应DE算法进行全局变换参数的搜索,获得的变换参数作为Powell算法的初始点;最后,在高分辨率图像及源图像上使用Powell算法进行配准。与传统实验相比,该方法具有更高的精确度,能够有效避免局部收敛问题。     

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.     

基于粗配准和互信息的脑部MR图像配准算法

现有的医学图像配准算法一般都存在需要人工介入、配准时间过长等问题.为了寻找快速、精确、鲁棒性强的自动配准算法,在采用主轴矩方法进行脑部MR(核磁共振)图像的初始配准的基础上,提出局部搜索算法对图像求得更精确的配准.实验表明,该方法的配准精度和现有的Powell算法都可以达到亚像素级,但局部搜索方法和Powell算法相比较,平均配准时间大大缩短;即便和采用了主轴矩粗配准的Powell算法相比较,配准效率也提高了一倍左右.主轴矩粗配准算法提高了配准效率,局部搜索算法则保证了配准的精度.     

基于QPSO的多模态医学图像配准研究

本文提出一种基于QPSO的形态金字塔多模态医学图像配准算法,该方法以梯度互信息作为相似性度量标准,运用全局仿射变换建立数学模型,充分利用形态金字塔的非线性、多分辨率等特性将图像进行分层处理,并且利用QPSO和Powell算法结合逐层获取参数解。实验结果表明在任意初始值的情况下,基于QPSO的寻优算法比Levenberg-Marquardt寻优算法运行速度快,并且配准精度更高。     

基于最大互信息的多模医学图象配准

介绍了一种基于最大互信息原理的图象配准技术,并就实施最大互信息配准法的一些重要技术问题进行了研究,其中包括不增加新数据点的格点采样子集、不产生分数灰度值的ＰＶ插值技术和出界点策略等。该方法在搜索策略上采用了无需计算梯度的Ｐｏｗｅｌｌ算法。由于计算互信息的关键技术与有效的搜索策略的结合,使得该方法能快速、准确地实现多模医学图象的配准。用该方法对７个病人的４１套ＣＴ－ＭＲ和３５套ＭＲ－ＰＥＴ３Ｄ全脑数     

基于FCN和互信息的医学图像配准技术研究

针对传统配准方法在进行三维多模态图像配准时存在收敛速度较慢、容易陷入极值等问题,提出一种基于全卷积神经网络（Fully Convolutional Networks,FCN）和互信息的配准方法。利用FCN模型提取二维图像深层特征并进行粗配准;将得到的配准结果作为互信息算法的初始搜索点,从而使搜索范围缩小至全局最优解附近;利用互信息算法对参数进一步微调优化,得到最优三维配准结果。实验结果表明,在进行CT-MR图像配准时,所提方法不仅可以大幅度提升配准速度,还能有效避免局部收敛的情况,具有更高的准确性。     

基于互信息及蚁群算法的红外与可见光图像配准研究

红外与可见光传感器是图像系统中常用的两种传感器,对这两种传感器图像进行有效的融合,能够得到更加丰富的图像信息,并具有更高的可靠性,有利于提高对图像信息的分析和识别能力.快速准确地实现图像配准是图像融合的前提.为此,本文提出了一种基于互信息及蚁群算法实现红外与可见光图像配准的方法.     

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.