基于四元数的DTI插值与配准方法
发布时间：2021-10-29 10:48
扩散张量成像是一种新兴的磁共振成像技术,它能反映水分子在活体组织中的随机运动。随着该技术的迅速发展,张量域的插值与配准处理也受到广泛关注,但由于张量图像具有高维度、高信息量等特点,使目前对张量图像的处理效果并不理想。因此,本文对目前张量图像的经典插值与配准算法进行了深入研究,并以四元数的相关理论为基础,分别提出一种改进的插值与配准算法。针对传统谱四元数插值算法的重要标量指标线性度不高以及对权值修订不合理等缺点,本文使用新提出的各向异性测度DA同时对插值过程中张量形状和方向的权值进行修订。针对FA（各向异性分数）指标偏离理想曲线具体方向分情况对特征值进行权值分配,使结果张量的对应参数更加线性。使用DA代替HA（希尔伯特各向异性）对方向权值进行优化,因DA的定义式将全部特征值对张量各向异性的影响均充分考虑,所以插值误差更小。同时,仿照谱四元数插值算法对张量数据的处理思想,提出了一类运算效率介于张量域与标量域之间的改进的配准方法。同样,该方法首先对张量进行谱分解,然后对张量的形状与方向分别应用demons算法进行配准,再将配准结果合成新的张量图像。用单位四元数表征张量的方向,使插值效率大幅度...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 扩散张量成像插值研究现状
1.2.2 扩散张量成像配准研究现状
1.3 本文主要研究内容
1.4 论文结构安排
第2章 理论基础与关键技术
2.1 扩散张量成像原理
2.1.1 磁共振成像原理
2.1.2 扩散现象
2.1.3 扩散张量成像
2.1.4 扩散张量模型
2.1.5 扩散张量的参数介绍
2.2 扩散张量成像预处理
2.2.1 张量数据的去噪
2.2.2 张量数据的伪影去除
2.3 四元数基础理论概述
2.3.1 四元数的定义与运算法则
2.3.2 旋转矩阵与四元数之间的相互转换关系
2.4 本章小结
第3章 改进的扩散张量成像谱四元数插值算法
3.1 传统谱四元数插值方法
3.2 改进的谱四元数插值方法
3.3 实验过程与分析
3.3.1 仿真张量插值
3.3.2 真实数据插值
3.4 本章小结
第4章 demons与四元数相结合的DTI配准
4.1 配准的理论基础
4.1.1 配准的定义及基本分类
4.1.2 配准过程中常用变换
4.1.3 配准算法的基本流程
4.2 demons算法原理与流程
4.3 DTI配准的传统算法
4.4 demons算法与四元数相结合的DTI图像配准
4.5 实验过程与分析
4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁共振弥散加权成像涡流失真系统性矫正算法研究[J]. 戴飞,袁贞明,徐冬溶. 杭州师范大学学报(自然科学版). 2012(06)
[2]张量值图像插值方法综述[J]. 邵宇,刘莹,孙富春. 中国图象图形学报. 2012(10)
[3]扩散张量成像鉴别脑白质疏松症及急性腔隙性脑梗死的研究进展[J]. 王勇,张晖,王哲,刘怀军. 医学综述. 2012(09)
[4]磁共振成像在脑缺血临床和动物实验中的应用[J]. 杨翠翠,李林. 中国康复理论与实践. 2012(04)
[5]基于四元数的坐标旋转与插值方法研究[J]. 刘爱东,黄彬,卢中武. 计算机与现代化. 2012(02)
[6]DTI对急性脑梗死白质纤维各向异性特征的初步研究[J]. 周钟珩,张碧云,黄海青. 放射学实践. 2008(11)
[7]医学图像插值算法的研究[J]. 许为华,尹学松. 计算机仿真. 2006(01)
博士论文
[1]基于互信息的多模态医学图像非刚性配准研究[D]. 胡永祥.中南大学 2012
[2]基于多项式展开的弥散张量图像配准[D]. 王远军.复旦大学 2010
[3]DTI图像去噪方法研究[D]. 张相芬.上海交通大学 2008
[4]儿童大脑白质纤维磁共振弥散张量成像的研究[D]. 沈瑾.复旦大学 2007
硕士论文
[1]心脏DT-MRI数据的四元数插值方法研究[D]. 高上策.燕山大学 2015
[2]基于BOLD磁共振成像的骨质疏松研究[D]. 邢旭.哈尔滨工业大学 2014
[3]心脏弥散张量磁共振图像弹性配准的研究[D]. 吴涛.浙江大学 2014
[4]基于MR扩散张量成像的图像配准算法研究[D]. 李恒.郑州大学 2013
[5]扩散张量成像关键技术研究[D]. 蔡梦臣.天津大学 2012
[6]磁共振扩散张量图像配准的研究[D]. 李文.南方医科大学 2009
本文编号：3464520
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 扩散张量成像插值研究现状
1.2.2 扩散张量成像配准研究现状
1.3 本文主要研究内容
1.4 论文结构安排
第2章 理论基础与关键技术
2.1 扩散张量成像原理
2.1.1 磁共振成像原理
2.1.2 扩散现象
2.1.3 扩散张量成像
2.1.4 扩散张量模型
2.1.5 扩散张量的参数介绍
2.2 扩散张量成像预处理
2.2.1 张量数据的去噪
2.2.2 张量数据的伪影去除
2.3 四元数基础理论概述
2.3.1 四元数的定义与运算法则
2.3.2 旋转矩阵与四元数之间的相互转换关系
2.4 本章小结
第3章 改进的扩散张量成像谱四元数插值算法
3.1 传统谱四元数插值方法
3.2 改进的谱四元数插值方法
3.3 实验过程与分析
3.3.1 仿真张量插值
3.3.2 真实数据插值
3.4 本章小结
第4章 demons与四元数相结合的DTI配准
4.1 配准的理论基础
4.1.1 配准的定义及基本分类
4.1.2 配准过程中常用变换
4.1.3 配准算法的基本流程
4.2 demons算法原理与流程
4.3 DTI配准的传统算法
4.4 demons算法与四元数相结合的DTI图像配准
4.5 实验过程与分析
4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁共振弥散加权成像涡流失真系统性矫正算法研究[J]. 戴飞,袁贞明,徐冬溶. 杭州师范大学学报(自然科学版). 2012(06)
[2]张量值图像插值方法综述[J]. 邵宇,刘莹,孙富春. 中国图象图形学报. 2012(10)
[3]扩散张量成像鉴别脑白质疏松症及急性腔隙性脑梗死的研究进展[J]. 王勇,张晖,王哲,刘怀军. 医学综述. 2012(09)
[4]磁共振成像在脑缺血临床和动物实验中的应用[J]. 杨翠翠,李林. 中国康复理论与实践. 2012(04)
[5]基于四元数的坐标旋转与插值方法研究[J]. 刘爱东,黄彬,卢中武. 计算机与现代化. 2012(02)
[6]DTI对急性脑梗死白质纤维各向异性特征的初步研究[J]. 周钟珩,张碧云,黄海青. 放射学实践. 2008(11)
[7]医学图像插值算法的研究[J]. 许为华,尹学松. 计算机仿真. 2006(01)
博士论文
[1]基于互信息的多模态医学图像非刚性配准研究[D]. 胡永祥.中南大学 2012
[2]基于多项式展开的弥散张量图像配准[D]. 王远军.复旦大学 2010
[3]DTI图像去噪方法研究[D]. 张相芬.上海交通大学 2008
[4]儿童大脑白质纤维磁共振弥散张量成像的研究[D]. 沈瑾.复旦大学 2007
硕士论文
[1]心脏DT-MRI数据的四元数插值方法研究[D]. 高上策.燕山大学 2015
[2]基于BOLD磁共振成像的骨质疏松研究[D]. 邢旭.哈尔滨工业大学 2014
[3]心脏弥散张量磁共振图像弹性配准的研究[D]. 吴涛.浙江大学 2014
[4]基于MR扩散张量成像的图像配准算法研究[D]. 李恒.郑州大学 2013
[5]扩散张量成像关键技术研究[D]. 蔡梦臣.天津大学 2012
[6]磁共振扩散张量图像配准的研究[D]. 李文.南方医科大学 2009
本文编号：3464520
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