高阶乘幂法应用于基于马尔可夫随机场的肺部4D CT图像配准方法研究
[Abstract]:Radiotherapy is a commonly used method in the treatment of lung cancer. In order to reduce the dose of radiotherapy, image-guided radiotherapy needs to estimate the respiratory motion model of patients, and the lung 4D CT image registration is the core technology of motion modeling. In this paper, 4D CT image registration technology based on Markov random field is studied, and a lung 4D CT image registration algorithm based on higher order power method is proposed. The main contents are as follows: firstly, the image registration model based on Markov random field is introduced. Then, based on the cluster decomposition model, the effects of potential functions on constrained deformation sites are analyzed, and 2D and 3D images are analyzed. The topological constrained potential function is transformed into isotropic form. Finally, the basic frame of image registration algorithm is given. Secondly, aiming at the problem that graph cutting and message propagation algorithms can not deal with multi-cluster constraints effectively, a Zhang Liang model applied to image registration is put forward, and the corresponding optimization problem is solved by using the high order power method of symmetric Zhang Liang. The proposed algorithm is suitable for image registration in isotropic Markov random fields. In order to reduce the space complexity of the algorithm, a Zhang Liang sparse representation method is proposed, and it is shown that the potential functions in arbitrary (composite) homogeneous Markov random fields can be constructed by this method. In addition, the potential function used to preserve the weak topology is improved for 2D images. The simulation results show that both smoothing and weak topological constraints can effectively constrain the topological structure of the deformation field. Finally, two kinds of multi-scale processing strategies are presented for lung 4D CT image registration, and the simulation experiments are carried out on the DIR-Lab open data set. This paper mainly studies the influence of auxiliary function on the performance of the algorithm, and takes the target registration error (TRE) as the evaluation criterion, and compares the proposed algorithm with MLS,deeds and isoPTV algorithms. The experimental results show that the algorithm is correct and effective.
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:R734.2;TP391.41
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,本文编号:2234371
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