基于DRR的2D-3D醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)技術(shù)的研究.pdf

1、二維-三維醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一，其作為圖像配準(zhǔn)學(xué)科的一個(gè)分支具有重要的科學(xué)研究意義和臨床應(yīng)用價(jià)值。其最廣泛的應(yīng)用實(shí)例是計(jì)算機(jī)輔助與圖像輔助外科手術(shù)和放射治療。在手術(shù)治療過(guò)程中，二維醫(yī)學(xué)圖像獲取較三維圖像獲取簡(jiǎn)單，而且獲取速度快，可以有效的降低醫(yī)生和患者暴露在射線下對(duì)身體產(chǎn)生的傷害，但二維圖像缺少三維圖像所具有的空間信息，將術(shù)前獲得的三維圖像與術(shù)中獲得的二維圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，可以很好的彌補(bǔ)一部分空間信息的缺失。現(xiàn)有配準(zhǔn)算法雖

2、然滿足臨床應(yīng)用精度要求，但數(shù)字影像重建技術(shù)(DRR)生成圖像和相似性程度測(cè)量?jī)蓚€(gè)步驟計(jì)算量大、耗時(shí)較長(zhǎng)使得配準(zhǔn)無(wú)法達(dá)到真正的實(shí)時(shí)性要求，針對(duì)這兩個(gè)缺陷，本文首先利用Bresenham直線生成算法對(duì)傳統(tǒng)光線投射算法進(jìn)行改進(jìn)，然后在模式強(qiáng)度測(cè)度算法中加入梯度相關(guān)原理降低其算法復(fù)雜度，并將兩種改進(jìn)后的算法結(jié)合完成配準(zhǔn)。
　　本文首先闡述了醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)的發(fā)展簡(jiǎn)史，以及其原理和意義。介紹了圖像配準(zhǔn)的分類和方法，并描述了其定義和框架。

3、　　其次，詳細(xì)介紹了數(shù)字影像重建技術(shù)（DRR）和Bresenham直線生成算法，并利用Bresenham直線生成算法對(duì)光線投射算法進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)的調(diào)整獲得不同位置下的DRR圖像。改進(jìn)后的算法不需要進(jìn)行大量的插值運(yùn)算和求整運(yùn)算，只需要進(jìn)行少量的浮點(diǎn)運(yùn)算，該算法所需時(shí)間比傳統(tǒng)光線投射算法所需時(shí)間大大降低。該算法犧牲的精度在可控范圍內(nèi)，所以本算法既能夠滿足臨床精度要求，又能夠大大加快配準(zhǔn)的完成。
　　再次，詳細(xì)介紹了梯度相關(guān)和

4、模式強(qiáng)度兩種相似性測(cè)度，并利用梯度相關(guān)對(duì)模式強(qiáng)度進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后的算法不需要去對(duì)差值圖像中的每一個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行判斷，使得了算法計(jì)算簡(jiǎn)便，計(jì)算時(shí)間縮短，降低了計(jì)算誤差。該算法大大減少了計(jì)算所需時(shí)間，加快了配準(zhǔn)完成進(jìn)度。
　　然后，將多分辨率金字塔法則加入整個(gè)配準(zhǔn)算法中，根據(jù)空間變換部件初始化的參數(shù)，開(kāi)始對(duì)金字塔頂層圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，采用改進(jìn)的鮑威爾算法尋優(yōu)，配準(zhǔn)完成輸出最優(yōu)變換結(jié)果。
　　最后對(duì)配準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行深入比對(duì)分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果