医学图像配准技术与应用

前言
第1章绪论1
1.1图像配准概述1
1.1.1图像配准的数学定义2
1.1.2图像配准的基本框架3
1.1.3图像配准方法的分类4
1.1.4图像配准的步骤6
1.2图像配准在医学领域的应用8
1.2.1医学图像配准的发展历史8
1.2.2配准技术的应用8
1.2.3医学图像配准的国内外研究现状和面临的问题9
1.2.4医学图像的配准方法10
1.2.5常用的医学图像配准技术及其应用10
1.3全书框架12
参考文献13
第2章特征空间和搜索空间17
2.1特征空间17
2.1.1点检测17
2.1.2线检测19
2.1.3Hough变换20
2.1.4边缘检测24
2.1.5水平集43
2.2搜索空间50
2.2.1平移变换51
2.2.2旋转变换52
2.2.3缩放变换55
2.2.4仿射变换56
参考文献61
第3章搜索策略64
3.1一维搜索算法64
3.1.1黄金分割法64
3.1.2进退法64
3.1.3抛物线法65
3.1.4Brent方法66
3.2Powell算法67
3.2.1基本Powell算法实现67
3.2.2改进的Powell算法67
3.3遗传算法68
3.4蚁群算法74
3.5物理模型76
3.6光流场模型78
参考文献79
第4章医学图像配准80
4.1配准对象分类80
4.1.1基于成像模式80
4.1.2基于主体来源80
4.1.3基于图像特征81
4.2基本原理81
4.2.1算法框架81
4.2.2算法流程82
4.3典型算法分类88
4.3.1像素级配准90
4.3.2特征级配准90
4.3.3基于形变模型的配准91
4.4图像配准质量评价93
4.4.1配准评价指标93
4.4.2评价方法94
参考文献95
第5章刚性医学图像配准算法及其实现99
5.1基于遗传算法的医学图像配准算法100
5.1.1算法思想与步骤100
5.1.2边缘提取101
5.1.3参数搜索106
5.1.4实验和结果分析109
5.2基于点集匹配的医学图像配准算法111
5.2.1算法思想与步骤111
5.2.2特征点提取112
5.2.3特征点匹配114
5.2.4实验和结果分析119
5.3基于互信息的3D图像配准120
5.3.1算法思想与步骤120
5.3.2相似性度量123
5.3.33D变换参数估计124
5.3.4优化搜索策略125
5.3.5互信息配准128
5.3.6实验和结果分析130
参考文献143
第6章非刚性医学图像配准算法及其实现145
6.1基于B样条的弹性医学图像配准145
6.1.1算法思想与步骤145
6.1.2B样条函数146
6.1.3相似性度量148
6.1.4参数优化151
6.1.5实验和结果分析151
6.2基于三角形网格的非刚性医学图像配准算法154
6.2.1算法思想与步骤154
6.2.2全局刚性配准155
6.2.3特征点提取160
6.2.4特征点匹配164
6.2.5局部精确配准168
6.2.6实验和结果分析169
6.3基于光流场模型的非刚性医学图像配准算法173
6.3.1算法思想与步骤173
6.3.2特征向量提取174
6.3.3特征向量匹配177
6.3.4粗配准178
6.3.5精配准178
6.3.6实验和结果分析181
参考文献186
第7章配准图像在图像融合中的应用189
7.1像素级医学图像融合189
7.1.1加权平均法189
7.1.2对比度调制法190
7.1.3基于图像分割的图像融合194
7.1.4小波域图像融合197
7.1.5Contourlet域图像融合203
7.2特征级医学图像融合209
7.2.1基于纹理提取的图像融合算法209
7.2.2基于聚类划分的图像融合方法215
7.3融合图像结果评价221
7.3.1主观评价222
7.3.2客观评价222
7.3.3评价指标选取228
7.3.4小结229
参考文献230
第8章配准图像在多维可视化中的应用233
8.1医学图像三维可视化技术233
8.1.1概述233
8.1.2面绘制方法234
8.1.3体绘制方法240
8.1.4其他方法247
8.2三维可视化交互技术248
8.2.1多平面切割248
8.2.2任意平面切割250
8.2.3长方体切割254
8.2.4三维空间定量测量255
8.2.5三维可视化演示257
8.3医学图像四维可视化技术265
8.3.1概述265
8.3.2空间分割算法266
8.3.3心电门控技术268
8.4心脏的四维可视化274
8.4.1心脏CT数据采集274
8.4.2心脏的四维可视化274
8.4.3四维心脏VR实现275
8.4.4四维心脏最大密度投影276
8.4.5四维可视化效果277
8.5感兴趣区域四维可视化280
8.5.1局部冠状动脉仿真281
8.5.2感兴趣体积提取283
参考文献292
第9章配准图像在虚拟内窥镜中的应用294
9.1概述294
9.2图像分割295
9.2.1阈值分割296
9.2.2区域生长分割298
9.2.3模糊聚类法299
9.2.4边缘检测分割法299
9.2.5实验结果与分析300
9.3路径规划300
9.3.1中心线规划技术301
9.3.2DFB距离变换法303
9.3.3虚拟相机306
9.3.4系统实现308
9.4三维重建309
9.4.1概述309
9.4.2基于光线投射算法的体绘制方法310
9.4.3中心路径特性311
9.4.4基于DFB场的中心线自动提取算法312
9.4.5算法改进317
9.4.6提取中心线321
9.5虚拟内窥镜自动漫游322
9.5.1路径平滑322
9.5.2虚拟漫游实现323
参考文献325
彩图