基于圖匹配模型的體配準(zhǔn)方法研究.pdf

1、三維醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)在醫(yī)學(xué)圖像處理領(lǐng)域具有非常重要的研究價(jià)值，它不僅被廣泛用于醫(yī)療診斷方面，而且也被廣泛應(yīng)用于手術(shù)制定、虛擬手術(shù)指導(dǎo)等各個(gè)方面。三維醫(yī)學(xué)圖像的配準(zhǔn)可以這樣描述，通過某種算法將給定的醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行一系列的空間變換，使得該圖像與另一副待配準(zhǔn)的醫(yī)學(xué)圖像在對應(yīng)的醫(yī)學(xué)解剖點(diǎn)上達(dá)到空間上的一致。
　　目前對于點(diǎn)云配準(zhǔn)和形狀配準(zhǔn)的研究已經(jīng)比較成熟了，但是對于體形狀的配準(zhǔn)研究還不多，因此對于體配準(zhǔn)的研究具有很大的研究價(jià)值。相比于點(diǎn)云配準(zhǔn)

2、和形狀配準(zhǔn)，體配準(zhǔn)可以更好的捕捉形狀的空間特征，研究更具有挑戰(zhàn)性。為了提高體配準(zhǔn)的配準(zhǔn)效率，本文綜合考慮了模型的局部特征和全局特征，探究了三維醫(yī)學(xué)體配準(zhǔn)中的關(guān)鍵問題，完成了一個(gè)三維醫(yī)學(xué)體配準(zhǔn)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)可以根據(jù)一種局部仿射不變量和圖匹配方法實(shí)現(xiàn)三維醫(yī)學(xué)體模型的配準(zhǔn)。具體研究內(nèi)容如下所述:
　　研究了一種基于混合映射的分層實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格稠密對應(yīng)的算法?；谌S網(wǎng)格匹配中對于噪聲的魯棒性及效率的考慮，提出了一種基于混合映射的分層實(shí)現(xiàn)網(wǎng)

3、格稠密對應(yīng)的算法。該方法旨在在兩個(gè)三角網(wǎng)格模型之間實(shí)現(xiàn)最佳的稠密匹配。首先在兩個(gè)零虧格的近似等距網(wǎng)格之間形成稀疏對應(yīng)，然后在此基礎(chǔ)上通過保測地距離性質(zhì)，依靠初始對應(yīng)點(diǎn)之間的鄰居點(diǎn)進(jìn)行局部匹配，經(jīng)過鄰居點(diǎn)逐層向外傳遞，最終實(shí)現(xiàn)兩個(gè)三角網(wǎng)格模型之間的一個(gè)稠密匹配。該方法具有更好的魯棒性和更高的效率。
　　研究了一種基于混合張量的超圖匹配方法。由于傳統(tǒng)匹配方法中不適合的特征描述子、視角不同而引起的特征點(diǎn)位置的變形等因素的存在，使得在兩個(gè)

4、三維網(wǎng)格模型之間尋找最優(yōu)對應(yīng)關(guān)系變得比較困難。針對這些問題，提出了一種針對三維網(wǎng)格模型的基于混合張量的超圖匹配方法，該方法將三維網(wǎng)格模型的匹配問題轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)基于概率的超圖匹配問題，利用一種新的視角來解決兩個(gè)三維網(wǎng)格模型之間的匹配問題。首先在兩個(gè)三維網(wǎng)格模型之間提取特征點(diǎn)并形成一個(gè)關(guān)聯(lián)超圖，然后在該關(guān)聯(lián)超圖上使用概率方式和一一對應(yīng)約束條件對該關(guān)聯(lián)超圖中的結(jié)點(diǎn)進(jìn)行排序從而形成穩(wěn)定的對應(yīng)關(guān)系。通過與其他經(jīng)典圖匹配方法對比，表明該方法可以更準(zhǔn)確

5、的獲得真實(shí)的匹配點(diǎn)對。
　　基于稠密匹配和超圖匹配方法，提出了一種基于局部仿射不變量的醫(yī)學(xué)體配準(zhǔn)方法。該方法引入了一種新穎的局部仿射不變量來加強(qiáng)配準(zhǔn)過程的約束，使體配準(zhǔn)系統(tǒng)沿著正確的配準(zhǔn)方向迭代。這種局部仿射不變量不僅可以完全線性化，而且可以更加充分的保持體模型的局部幾何結(jié)構(gòu)，從而可以保證模型局部幾何結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，處理更復(fù)雜的變形，與其他方法相比，該約束條件需要更少的輔助變量。為了確定迭代結(jié)束的條件和增強(qiáng)算法的性能，首先通過稠密匹