基于互信息的医学图像匹配中的改进插值算法

基于互信息的配准方法是医学图像配准领域的重要方法,具有鲁棒性,精度高等优点,已成为医学图像处理领域的热点.在计算两个图像之间的互信息时,为了图像配准精度,图像的像素点经过空间变换需要进行插值,目前采用的插值方法一般都定位在单一的传统插值算法,由于传统的插值算法存在插值精度低或插值速度慢的缺点,提出了一种基于像素点的亮度绝对误差的图像插值算法,插值算法结合了近邻插值算法和双三次插值算法的优点,提高了配准的速度和精确度.通过对头部图像进行配准实验,验证了插值方法的有效性.     

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。     

基于共生互信息量的医学图像配准

该文考虑对应点及其邻域内不同方向上的像素点,将图像的空间与方向信息引入到配准中,提出了一种新的相似性测度--共生互信息量(Co-MI),并在此基础上构造了一种新的配准算法--最大共生互信息量法.实验结果表明在图像空间分辨率较低,有噪声影响和图像部分缺损的情况下,该算法具有计算速度快、精度高、鲁棒性强的特点.作为一种一般性的配准方法,共生互信息量同互信息一样,不仅可以用于图像的刚性和弹性配准,还可以应用到图像配准以外的更广阔的领域,如经济学、运筹学、模式识别等.     

Mutual Information-Based 3D Object Tracking

We propose a robust methodology for 3D model-based markerless tracking of textured objects in monocular image sequences. The technique is based on mutual information maximization, a widely known criterion for multi-modal image registration, and employs an efficient multiresolution strategy in order to achieve robustness while keeping fast computational time, thus achieving near real-time performance for visual tracking of complex textured surfaces. Electronic Supplementary Material The online version of this article () contains supplementary material, which is available to authorized users.     

基于像素过滤配准插值的图像修复算法研究

研究残损图像的修复问题,提高修复后图像的清晰度。当采集环境较为恶劣时,采集的图像会发生像素丢失,残损、混淆,造成图像模糊、质量下降、清晰度不高。为了解决上述问题,提出利用像素过滤配准插值算法,对发生形变、丢失的像素进行过滤配准计算,运用相邻相似像素插值的方法补偿由于显示区域内像素被大量破坏或丢失导致的像素残缺,完整像素数量不足的缺陷,克服由于像素缺陷造成的图像清晰度下降的弊端。实验结果表明,改进方法能够大幅提高低质量图像的清晰度,取得了不错的效果。     

一种基于互信息的图像配准算法

针对红外和可见光图像的特性,提出了一种基于互信息的图像配准算法。该算法采用互信息作为红外和可见光图像的统计相关性测度,并使用仿射模型实现两者的配准。实验结果表明,该算法能够较好的进行图像间尺度、旋转和平移差别的修正,可以很好地解决成像差异较大的红外与可见光图像间的配准问题。     

基于加权互信息的多模图像配准算法

基于互信息方法的医学配准容易出现局部极值现象,导致准确率下降。为此,提出一种基于加权互信息的多模图像配准算法。通过全局滤波和边缘提取进行图像预处理,突出图像特征,采用加权互信息方法实现配准。实验结果表明,该算法能够提高多模图像配准的准确率,加快匹配速度。     

基于萤火虫算法的互信息医学图像配准

提出了从任意视角图像中检测视觉目标的新框架,并通过多视角分类器球面(Multi-View Detector Sphere,MVDS)模型对不同视角分类器之间的关系进行建模,以描述多个视角在识别视觉目标过程中的视角关联。首先,对不同视角的特定目标进行建模,对每个视角训练一个分类器;其次,通过将视角球面三角化,将视角球面均匀划分成若干三角面片,面片顶点所代表的视角之间的关系用以刻画不同视角分类器之间的关系。最后,对于来自未训练视角的目标,可通过融合 球面上相邻视角分类器的输出给出其正确的检测结果。在多个公共数据集上的实验结果表明了该算法的有效性和准确性。     

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。     

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。     

直方图估计互信息在非刚性图像配准中的应用

提出了一种对非刚性三维医学图像进行弹性配准的新方法,配准判据是基于二维联合直方图估计得到的两幅图像灰度之间的互信息．首先最大化全局互信息,实现两幅图像之间的全局仿射配准,然后将两幅图像的重叠部分均匀地划分成互为重叠的体积子块,再最大化对应体积子块的图像灰度之间的互信息,实现每对对应子块的局部刚体配准,将每个子块的中心作为一一对应的控制点．最后利用这些控制点对结合薄平板样条插值法实现全局弹性配准．     

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.     

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.     

基于形状特征点最大互信息的医学图像配准

定义了基于形状特征点的互信息计算公式，提出区域增长结合动态聚类算法的形状特征点提取方法，在使形状特征点互信息最大化完成医学图像配准的过程中，引入人机交互，缩短了优化过程，避免了局部极值。提出的配准策略具备临床实用性，尤其适于缺少灰度信息的医学图像配准。     

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。     

基于等效子午面与互信息量的医学图像配准

提出了一种新的基于等效子午面和互信息量的三维医学图像快速配准算法--EMP-MI算法.传统的互信息量的方法需要考虑整个三维数据的信息,计算复杂度大,无法满足临床需要.而本算法将三维数据的配准转化为二维数据的配准,在保证精度的前提下,减少了配准所需时间.文中创新点在于利用主成分分析计算出图像的等效子午面并将图像转化到标准坐标系下,从而将质心和等效子午面粗配准,精细配准时只需要对浮动图像进行微小的调整计算等效子午面的互信息量,这就大大提高了配准速度,减少了陷入局部极值的可能.实验结果表明这种先整体后局部的方法能准确、快速地处理图像刚性配准问题,特别适用于三维医学图像的配准.