图像配准中确定性扰动PV插值算法

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，已被广泛应用于医学图像的配准，图像插值是图像配准过程中一个十分关键的步骤，详细分析了各类插值算法的优缺点，提出了一种确定性扰动PV插值算法，在利用PV插值时考虑了随机扰动涉及到扰动点周围9个网格点，并且通过扰动确定化计算PV插值法的权值．实验结果表明：该算法能够避免网格点和非网格点上的局部极值，有效地改善了基于互信息的目标函数的性能，使函数更加平滑。     

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.     

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.     

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。     

加权熵互信息在医学图像配准中的应用

基于互信息的医学图像配准方法具有自动化程度高、配准精度高等优点。采用部分体积插值法和香农熵计算得到的互信息,无法避免会出现一些局部极值,可能导致错误的配准。提出了一种用加权熵代替香农熵的互信息计算方法,并将其应用于图像配准实验。实验结果表明,该方法能够有效平滑互信息的局部极值,减少错误的医学图像配准。     

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。     

基于QPSO算法的3D多模医学图像配准

基于互信息的配准方法具有精度高、鲁棒性强的特点。但基于互信息的目标函数存在许多局部极值,给配准的优化过程带来了很大的困难。把量子行为的粒子群优化算法(QPSO)应用到了3D医学图像配准中。QPSO不仅参数个数少,其每一个迭代步的取样空间能覆盖整个解空间,因此能保证算法的全局收敛。实验结果表明,该算法能够有效地克服互信息函数的局部极值,大大提高了配准精度,与美国Vanderbilt大学的"金标准"比较,达到了亚像素级的精度。     

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。     

基于最小概率距离和改进PV插值的图像配准

提出一种基于最小概率距离和改进部分体积(PV)插值的图像配准方法。采用Powell优化算法迭代搜索对称KL距离的最小值,获取最小概率距离,将其作为配准测度,并利用改进的PV插值算法提高图像配准的鲁棒性。实验结果表明,与基于互信息的图像配准方法相比,该方法能有效地减少耗费时间,提高配准精度。     

基于交叉累计剩余熵的多谱磁共振图像配准

针对传统互信息(MI)图像配准容易产生局部极值的问题,提出一种基于交叉累计剩余熵(CCRE)的多谱磁共振图像配准方法.首先,将参考和浮动图像压缩至5位和7位灰度级;然后,采用哈宁窗Sinc插值计算5位灰度图像的CCRE,并用Brent算法搜索CCRE得到预配准的变换参数;最后,从该变换参数出发,采用部分体积(PV)插值计算7位灰度图像的CCRE,用Powell算法进行优化,得到最终的变换参数.实验结果表明,该方法的鲁棒性相比直接采用PV插值的CCRE配准得到提高;配准时间比直接采用哈宁窗Sinc插值的CCRE配准节省了90%左右,且配准精度有所提高.该方法兼顾了鲁棒性、效率和精度,适合用于多谱图像配准.     

基于归一化互信息与模糊自适应PSO的图像自动配准方法

提出了一种基于归一化互信息相似性判据,并采用模糊自适应粒子群优化算(particle swam optimization,PSO)作为搜索策略的图像自动配准方法.由于互信息方法不能解决图像缩放的问题,该方法在计算图像互信息之前,先对图像进行尺寸相同化操作;同时针对互信息方法中目标函数易陷入局部极值及搜索速度慢的问题,该方法采用归一化互信息作为相似性准则,并提出以模糊自适应PSO算法作为优化策略来提高配准速度和精度的方法.实验表明,采用归一化互信息作为配准测度,可提高配准的鲁棒性,而且,引入了模糊推理机之后,配准效率得到大幅提高,用该方法对具有仿射变换的图像进行配准能得到快速、精确的配准结果,证明了该算法的可行性和有效性.     

改进混合策略的多分辨率3D医学图像配准

基于混合策略的多分辨率算法是当前3D医学图像刚体配准中普遍采用的方法,不过其仅仅是优化算法的混合。通过研究不同分辨率对一阶互信息（常称为互信息）和二阶互信息配准的影响,在二级多分辨率策略的配准中,各级采用相对更适合的相似性测度,提出了混合优化算法和混合测度的改进算法。实验表明,改进算法在配准精度上达到了亚体素级,且明显优于基于单一测度的算法,在配准速度上远远快于基于二阶互信息单一测度的算法,略慢于基于一阶互信息单一测度的算法。     

Fourier-Mellin变换不同时相遥感影像自动配准研究

多时相遥感影像配准是变化检测的关键步骤。由于不同时相的遥感影像差异,且在传感器参数未知情况下,很难完成其自动配准。基于傅里叶-梅林变换（Fourier-Mellin Transform,FMT）影像配准其实就是基于傅里叶变换和对数极变换的全局相位相关。这种方法在进行频域计算时找到了配准的变换参数,并且对噪声和遮挡等很鲁棒。提出了一种基于Fourier-Mellin算法的改进配准方法。Fourier-Mellin变换由于旋转的频谱混叠和旋转变换中插值误差而产生错误。为了得到更好的配准结果,通过加窗和滤波来提高峰值、减少频谱混叠、增加鲁棒性。     

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Harris角点和最大互信息的多模医学图像配准

介绍了一种基于最大互信息原理的图像配准技术.针对基于最大互信息图像配准的不足,研究了基于Harris角点算子的多模态医学图像配准.在计算互信息的时候,采用部分体积插值法计算联合灰度直方图.在优化互信息函数的时候,采用了改进的遗传算法将配准参数收敛到最优值附近.实验结果表明,该方法具有较高的配准精度和稳定性.     

广义Jensen-Schur测度在医学图像配准中的应用

使用互信息或归一化互信息测度进行医学图像配准时,由于噪声、模态、插值等影响,测度函数存在许多局部极值,收敛范围较窄,有可能导致误配准。为了克服上述缺点,定义了广义Jensen-Schur测度,利用巴特沃思函数对自变量值的非线性压缩功能,成功地消除了PV插值伪极值点。从测度曲线光滑性、抗噪鲁棒性、收敛性能方面,对四种新构造的广义Jensen-Schur测度、互信息和归一化互信息进行了比较和分析。实验结果表明,新构造的JS22和JS23测度在以上三个方面的性能都优于其他测度。