一种在医学图像中挖掘非对称区域的方法

提出一种利用图像刚性配准算法和数字形态学调整近似对称区域、有效挖掘出图像非对称区域,并自动判断头部炎症类疾病的算法.首先扩展适用于二值图像的自反射刚性配准算法到灰度医学图像上,然后对配准后的图像使用条件腐蚀算子调整那些近似对称区域的边界,在不同的精度下进行迭代以获得最终的非对称区域.在人类头部CT的胆脂瘤检测实验中,该方法显示出良好的挖掘效果,检测成功率达到95%.     

深度医学图像配准研究进展：迈向无监督学习

在疾病诊断、手术引导及放射性治疗等图像辅助诊疗场景中,将不同时间、不同模态或不同设备的图像通过合理的空间变换进行配准是必要的处理流程之一。随着深度学习的快速发展,基于深度学习的医学图像配准研究以其耗时短、精度高的优势吸引了研究者的广泛关注。本文全面整理了2015—2019年深度医学图像配准方向的论文,系统地分析了深度医学图像配准领域的最新研究进展,展现了深度配准算法研究从迭代优化到一步预测、从有监督学习到无监督学习的总体发展趋势。具体来说,本文在界定深度医学图像配准问题和介绍配准研究分类方法的基础上,以相关算法的网络训练过程中所使用的监督信息多少作为分类标准,将深度医学图像配准划分为全监督、双监督与弱监督、无监督医学图像配准方法。全监督配准方法通过采用随机变换、传统算法和模型生成等方式获取近似的金标准作为监督信息;双监督、无监督配准方法通过引入图像相似度损失、标签相似度损失等其他监督信息以降低对金标准的依赖;无监督配准方法则完全消除对标注数据的需要,仅使用图像相似度损失和正则化损失监督网络训练。目前,无监督医学图像算法已经成为医学图像配准领域的研究重点,在无需获得代价高昂的标注信息下就能够取得与有监督和传统方法相当甚至更高的配准精度。在此基础上,本文进一步讨论了医学图像配准研究后续可能的4个未来挑战,希望能够为更高精度、更高效率的深度医学图像配准算法的研究提供方向,并推动深度医学图像配准技术在临床诊疗中落地应用。     

基于HCA与KAZE的铁路路基GPR图像配准算法

针对铁路路基探地雷达(GPR)检测需要较高精度与时效性的要求,提出一种基于直方图曲率分析(HCA)与KAZE特征的图像配准算法。通过HCA进行阈值分割,提取图像高能量区域,以节约无效区域的配准时间。运用KAZE算法提取图像中的特征点,并根据快速近似最近邻搜索算法进行粗匹配。使用随机抽样一致性算法过滤匹配点对,优化特征匹配过程。实验结果表明,该算法对于存在病害差异、增益差异、地物差异的铁路路基多时相GPR图像均取得较好的配准效果,且配准精度比KAZE算法、ORB算法、SIFT算法明显提高,配准效率比KAZE算法提升8%以上。     

三维医学图像配准在图像引导放疗中的应用

为了确定病人的摆位误差,实现精确放疗,提出一种改进的Demons弹性配准算法。采用FDK算法对锥形束CT(CBCT)图像进行三维重建,利用可视化工具包 (VTK)体绘制法可视化重建结果;在分割与配准工具包 (ITK)基础上实现Demons算法,并基于对称梯度的思想,将参考图像和浮动图像的梯度场信息加入到Demons算法中,给出新的Demons形变力公式。分别使用单模态和多模态医学图像进行配准实验,结果显示改进的Demons算法与原始Demons算法相比,配准速度更快、精度更高。基于对称梯度的Demons算法更适用于图像引导放射治疗中CBCT重建图像与CT计划图像间的配准。     

基于薄板样条的非刚体医学图像配准

非刚体图象配准是非线性的图像配准方法,它能够实现图像之间的配准,为提高医学图像配准精度,对于形变较大的多模图像的配准等都有着重要的作用.提出了一种基于薄板样条的3D/2D非刚体医学图象配准算法,算法首先提出一个混合能量公式,在配准的过程中,用薄板样条法实现全局配准,并通过仿真退火算法进行迭代,以缩小并确定变形的待配准区域.在局部的待配准区域,采用互信息的方法进行配准.解决了因特征点不足引起的不完整匹配问题,使得图像连续平滑,以得到较优的配准效果.     

基于特征点Rényi互信息的医学图像配准

针对医学图像配准有鲁棒性强、准确性高和速度快的要求,文中提出一种基于特征点Rényi互信息的医学图像配准算法.起初从模板图像与待配准图像中依次提取出多尺度特征点,其次使用其空间坐标计算特征点Rényi互信息目标函数,实现图像配准.该算法有效地避免了多模噪声图像间的灰度差异影响,减少了待处理的数据量,同时使用Rényi互信息来消除目标函数所受的局部极值的影响,进一步提高了配准精度.实验证明该算法适于单模和多模医学图像配准,速度较快、精度高、鲁棒性强,是一种有效的自动配准方法,并且具有较好的临床应用价值.     

基于SURF的连续帧图像配准及高光去除

物体上的高光直接影响工业检测、模式识别和计算机视觉等领域中后续处理的算法性能。如何检测和消除图像中的高光区域一直是个热点问题。这里介绍了一种基于SURF的连续帧图像配准及高光去除的方法。首先,利用SURF特征检测及其特征描述方法,对连续帧图像进行自动配准;其次,在连续帧图像配准后,对图像进行融合;最后,输出去除高光的图像。实验表明:该方法用于消除或消弱高光区域有比较好的效果,有一定的理论和应用价值。     

粒子群与改进的鲍威尔算法相结合的多分辨率三维医学图像配准

为克服传统基于互信息的多模医学图像配准算法容易陷入局部最优的问题,提出了一种改进的多分辨率三维医学图像配准算法.该算法通过高斯滤波将三维医学图像进行多尺度化,形成多分辨率图像金字塔,以Mattes互信息作为配准框架的相似性测度.在图像金字塔的低分辨率层使用粒子群优化算法进行全局变换参数的搜索,然后以全局变换参数作为高分辨率层配准的初始参数,并以鲍威尔优化算法进行优化,完成最终的三维医学图像配准.实验结果表明,改进的算法不仅使待配准两幅图像空间位置对齐,而且较传统互信息算法提高了配准精度,鲁棒性更强,有效地解决了基于互信息的配准算法陷入局部最优的可能.     

图像配准中的一种特定区域轮廓提取算法

多模态医学图像的配准在医学诊断和治疗计划中起着重要的作用,特定区域轮廓提取是图像配准的重要基础,常规的轮廓提取算法不能满足多模态图像配准的要求。提出了一种用于多模态医学图像处理的特定区域轮廓提取算法。该方法首先对图像进行预处理,去除噪音,对图像进行平滑,采用Canny算子进行边缘提取之后,提出了延伸权的概念,并采用一种新的基于延伸权概念的边缘连接算法对边缘结果进行连接,最后采用填充算法获得特定的辅助区域并在该区域的基础上向外或者向内获取特定区域的轮廓。实验结果表明,该方法能够满足多模态图像配准的要求。     

图像配准中的一种特定区域轮廓提取算法

多模态医学图像的配准在医学诊断和治疗计划中起着重要的作用，特定区域轮廓提取是图像配准的重要基础，常规的轮廓提取算法不能满足多模态图像配准的要求。提出了一种用于多模态医学图像处理的特定区域轮廓提取算法。该方法首先对图像进行预处理，去除噪音，对图像进行平滑，采用Canny算子进行边缘提取之后，提出了延伸权的概念，并采用一种新的基于延伸权概念的边缘连接算法对边缘结果进行连接，最后采用填充算法获得特定的辅助区域并在该区域的基础上向外或者向内获取特定区域的轮廓。实验结果表明，该方法能够满足多模态图像配准的要求。     

基于K均值聚类与区域合并的彩色图像分割算法

提出一种基于K均值聚类与区域合并的彩色图像分割算法。首先,对图像运用mean shift算法进行滤波,在对图像进行平滑的同时保持图像的边缘;然后,运用K均值算法对图像在颜色空间进行聚类,得到初始分割的结果;最后,给出了一种区域合并策略,对初始分割获得的区域进行合并,得到最终的分割结果。仿真结果表明,算法的分割结果和人的主观视觉感知具有良好的一致性。     

分解的二维非对称Tsallis 交叉熵图像阈值选取

现有的Tsallis 交叉熵能够度量图像分割前后的差异,但公式复杂,计算效率不高,据此, 提出了基于分解的二维非对称Tsallis 交叉熵图像阈值选取方法。首先给出了非对称Tsallis 交叉熵的定 义,提出了一维非对称Tsallis 交叉熵阈值选取方法;然后,将其拓展到二维,推导出相应的阈值选取 公式;最后,在此基础上提出了二维非对称Tsallis交叉熵阈值选取的分解算法,使求解二维非对称Tsallis 交叉熵阈值法的运算转化到两个一维空间上,将计算复杂度从O(L4)降低为O(L)。大量实验结果表明, 与基于混沌粒子群优化的二维Tsallis 灰度熵法、二维斜分对称交叉熵法,二维斜分对称Tsallis 交叉熵 法等方法相比,该方法分割性能优,运行时间短,可望满足实际应用系统对分割的实时要求。     

基于轴对称窗口文字图像检测快速算法研究

研究了图像定位的问题,由于存在污渍干扰等影响图像定位,针对以往单一特征进行图像文字定位及识别的系统中容易受到各种环境因素干扰的缺陷,提出了一种利用轴对称窗口进行边缘检测的图像文字检测算法。首先将利用轴对称滑动窗口提取水平和竖直方向上的边缘特征,利用连通域确定初始的图像文字位置;通过对可能的图像文字区域进行颜色色调验证,区域内垂直方向直方图投影,从而确定最终的图像文字位置。由于利用多种特征综合检测图像文字进行仿真。仿真结果表明改进方法能准确检测出复杂场景下图像文字所在区域。     

基于融合细分的纹理图像重构模型

针对分段迭代曲线拟合存在的重建区域轮廓不连续、重建区域尺寸有误差等问题,提出了一种基于融合细分的纹理图像重构模型.首先提取原始图像的分割区域,经过轮廓跟踪与下采样得到区域形状的特征向量;然后利用三重逼近与三重插值统一的融合细分方法,重建区域轮廓曲线;最后合成区域纹理,得到纹理图像重构结果.在多幅自然场景图像上进行实验验证,并给出相应的实验结果和分析.实验结果表明,所提模型正确有效,具有和人类视觉特性相符合的重构结果; 所提算法能够减少图像重建时的处理时间,并在图像质量主观评价指标上明显优于多区域图像重建算法.     

一种基于HSV空间的彩色边缘图像检索方法

结合重要的彩色图像边缘及人眼视觉特性,提出了一种基于彩色边缘直方图的图像检索方法。该方法首先利用Canny检测算子提取出原始图像的彩色边缘信息,然后将彩色图像边缘转换至符合人眼视觉特性的HSV空间并进行量化处理,再将彩色边缘划分成圆环区域和角形区域,并分别计算出圆环区域和角形区域的颜色直方图,最后综合利用上述圆环区域和角形区域的颜色直方图计算图像间内容的相似度,并进行彩色图像检索。仿真实验表明,该方法能够准确和高效地查找出用户所需内容的彩色图像,并且具有较好的查准率和查全率。     

基于自适应量化步长的盲水印算法

提出一种自适应量化步长的盲水印算法,并给出其对称检测方法.该算法充分考虑人类视觉模型,根据图像块纹理复杂度的不同,嵌入不同强度的水印信息.实验结果表明,该算法对多种图像处理有很好的鲁棒性;在受到严重攻击时,通过对称检测能够检测出有效水印.     

多聚焦图像灰度重叠特征自适应识别仿真

传统方法对多聚焦图像进行预处理,由于图像灰度重叠区域合并使原图像细节信息损失,导致多聚焦图像灰度重叠区域识别效果不理想,为此提出基于Mean-shift算法和OTSU阈值分割算法的多聚焦图像灰度重叠特征自适应识别方法。使用Mean-shift算法对多聚焦图像进行平滑处理,对平滑处理过后的多聚焦图像进行小波变换,将图像的灰度重叠区域灰度值增强;再使用阈值分割将经过灰度增强的重叠区域分类;通过OTSU算法识别出灰度重叠特征区域。实验结果表明,提出方法在图像灰度重叠区域的识别效果上较为突出,并且能够有效保留灰度重叠区域的细节信息。     

非对称内核卷积结合语义置信嵌入的模糊人脸图像重建

受异构卷积原理的启发,在深度学习框架下提出非对称内核卷积结合语义置信嵌入的模糊人脸图像重建网络.针对对称方形卷积内核在进行特征提取时对重要特征表达的不足,使用非对称内核替代,增强方形卷积内核特征的表达能力.在重建阶段,结合非对称内核卷积与语义置信网络,进一步提取每类语义信息在重建中最利于重建效果的特征,结合置信度引导网络向更利于重建的方向训练.在CelebA、Helen数据集上的实验证实文中网络重建效果较优.     

基于组件树滤波及快速区域合并的分水岭分割算法

针对分水岭算法存在过分割的问题,提出一种结合组件树滤波及快速区域合并的图像分割算法。该算法在图像预处理阶段利用组件树来表示梯度图像且根据顺序极值计算分水岭的相对势能和属性,并对其进行滤波,从而减少梯度图像中的局部极小值。对滤波后的梯度图像进行分水岭初始分割,然后利用完美场景准则对初始分割结果进行快速区域合并。实验结果表明,采用组件树对梯度图像进行滤波能够减少由于噪声而产生的局部极小值,大大减少了分水岭初始分割区域数量,提高了区域合并的准确性,加快了合并速度。