基于圖匹配模型的體配準方法研究.pdf

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

2、和形狀配準，體配準可以更好的捕捉形狀的空間特征，研究更具有挑戰(zhàn)性。為了提高體配準的配準效率，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)學體配準中的關鍵問題，完成了一個三維醫(yī)學體配準系統(tǒng)的實現(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現(xiàn)三維醫(yī)學體模型的配準。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現(xiàn)網(wǎng)格稠密對應的算法?；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現(xiàn)網(wǎng)

3、格稠密對應的算法。該方法旨在在兩個三角網(wǎng)格模型之間實現(xiàn)最佳的稠密匹配。首先在兩個零虧格的近似等距網(wǎng)格之間形成稀疏對應，然后在此基礎上通過保測地距離性質(zhì)，依靠初始對應點之間的鄰居點進行局部匹配，經(jīng)過鄰居點逐層向外傳遞，最終實現(xiàn)兩個三角網(wǎng)格模型之間的一個稠密匹配。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位置的變形等因素的存在，使得在兩個

4、三維網(wǎng)格模型之間尋找最優(yōu)對應關系變得比較困難。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€基于概率的超圖匹配問題，利用一種新的視角來解決兩個三維網(wǎng)格模型之間的匹配問題。首先在兩個三維網(wǎng)格模型之間提取特征點并形成一個關聯(lián)超圖，然后在該關聯(lián)超圖上使用概率方式和一一對應約束條件對該關聯(lián)超圖中的結(jié)點進行排序從而形成穩(wěn)定的對應關系。通過與其他經(jīng)典圖匹配方法對比，表明該方法可以更準確

5、的獲得真實的匹配點對。
　　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)學體配準方法。該方法引入了一種新穎的局部仿射不變量來加強配準過程的約束，使體配準系統(tǒng)沿著正確的配準方向迭代。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，從而可以保證模型局部幾何結(jié)構的穩(wěn)定性，處理更復雜的變形，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)束的條件和增強算法的性能，首先通過稠密匹