Diffeomorphic图像配准模型和快速算法研究

发布时间：2023-02-18 16:34

　　图像配准在目标追踪、地质勘查、病变检测、血管造影等工业和医疗领域有着广泛的应用,根据应用场景可将其分为刚性配准和非刚性配准.刚性配准是在参考图像和浮动图像之间寻求一种全局变换(如旋转、平移和缩放等)的配准,这类配准在底层图像处理方面应用广泛,但往往在医学影像、运动追踪等方面有一定的局限性;而非刚性配准可以更准确地实现图像之间的局部变形,根据引入的正则项可将其分为弹性模型、粘性流体模型、光流场模型、扩散模型和曲率模型等,这一系列模型所获得的形变场具有很好的几何光滑性,但没有对逆变换作进一步的刻画.最近随着配准技术的发展和广泛应用,对两幅图像之间形变场的几何性质有了等更高的要求,比如:保拓扑、保面积或保体积、拟共性等,因此寻求微分同胚形变场的非刚性配准模型逐渐成为了图像配准领域的热点与难点问题.本文考虑非刚性微分同胚的(Diffeomorphic)配准模型的建立,重点围绕其算法的推导、快速算法的设计和数值对比实验等开展研究,主要工作和创新成果如下:1.基于扩散配准模型和微分同胚存在理论,本文提出了一个新的非刚性微分同胚的配准模型,并基于增广拉格朗日乘子法(ALMM)方法设计了一种求解该模型...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 图像配准的研究背景及意义
    1.2 图像配准的研究现状
        1.2.1 相似性测度
        1.2.2 非刚性配准的形变模型
        1.2.3 Diffeomorphic图像配准
    1.3 本文主要研究内容与结构安排
第二章 预备知识
    2.1 微分同胚映射的存在性及其解法
    2.2 几种常用配准算法
        2.2.1 H.Y.Hsiao算法
        2.2.2 Active Demons算法
        2.2.3 FAIR-Curv算法
    2.3 本文涉及的优化方法
    2.4 数值离散化
第三章 一类微分同胚的配准模型及快速ALMM算法
    3.1 微分同胚的配准模型及其算法
        3.1.1 微分同胚的配准模型
        3.1.2 基于ALMM的微分同胚配准算法推导
        3.1.3 快速D-ALMM算法与流程图
    3.2 数值实验
        3.2.1 D-ALMM算法同H.Y.Hsiao算法进行对比
        3.2.2 D-ALMM算法同Active Demons算法进行对比
        3.2.3 D-ALMM算法同FAIR-Curv算法进行对比
    3.3 本章小结
第四章 改进的微分同胚配准模型及两种快速算法
    4.1 模型介绍
    4.2 基于新模型的两种快速算法
        4.2.1 基于ADMM的微分同胚算法推导及设计
        4.2.2 基于PPA的微分同胚算法推导及设计
    4.3 数值实验
        4.3.1 D-ADMM数值实验
        4.3.2 D-PPA数值实验
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果



本文编号：3745316