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《武汉工程大学》 2016年
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k-t加速的心脏核磁共振成像中的图像配准方法研究

余军  
【摘要】:核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)技术作为心脑血管疾病的检测方法之一,由于其在心脏功能检查方面的优势,受到了越来越多的关注。但是由于人体生理和物理的局限性,在同一时刻只能采集到图像的一个傅里叶编码系数,所以成像速度较慢。大量研究致力于提高核磁共振成像的速度,基于k-t的成像技术比如k-t SENSE和k-t PCA,利用成像序列在时间维度上的冗余性,能够将采样加速比提高到8倍以上。由于它们利用成像序列的时间冗余性,对成像对象的运动特别敏感,不能移除运动导致的伪影,从而造成重构图像在空间域的模糊。为了使得标准的基于k-t的成像技术能够运用于成像对象具有较大运动的场合,以提高MRI技术的适用性,给出了一种改进的图像配准方法,通过多步配准过程来获取心脏的运动信息。在提取心脏局部图像序列方面,利用心脏核磁共振图像的特点,先对图像序列求标准差,再对求得的标准差图像运用图像分割的方法获取区域最大的部分即为心脏部分;在具体配准时,选择基于互信息的相似性度量函数、双线性插值的插值算法以及One Plus One Evolutionary的优化方法,将心脏的运动近似成仿射变换,采用多步仿射变换模型的配准方法依次进行平移变换、刚体变换和仿射变换,从粗到精地完成配准过程;最后针对图像序列的配准,采用相邻的两幅图像两两配准,求出一系列变换关系,然后从前往后依次替换成与第一幅图像的变换关系,根据变换关系便可得到配准后的图像序列。通过理论分析和实验结果表明,多步仿射变换模型的配准方法能在一定程度上获取心脏的运动信息并且比传统的仿射变换模型配准方法精度更高。
【关键词】:图像配准 核磁共振成像 互信息 图像序列 仿射变换
【学位授予单位】:武汉工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:R445.2;TP391.41
【目录】:
  • 摘要5-6
  • ABSTRACT6-11
  • 第1章 绪论11-17
  • 1.1 研究背景与意义11-12
  • 1.2 国内外发展现状12-14
  • 1.3 主要研究内容和章节安排14-17
  • 第2章 图像配准基础介绍17-29
  • 2.1 图像配准的基本概念与原理17-18
  • 2.2 常用的空间变换模型18-20
  • 2.2.1 平移变换18
  • 2.2.2 刚体变换18-19
  • 2.2.3 相似变换19
  • 2.2.4 仿射变换19-20
  • 2.2.5 投影变换20
  • 2.2.6 多项式变换20
  • 2.3 图像配准的方法20-26
  • 2.3.1 基于灰度信息的配准方法21-24
  • 2.3.2 基于特征的配准方法24-26
  • 2.4 本章小结26-29
  • 第3章 图像配准算法设计29-51
  • 3.1 提取心脏局部图像序列31-37
  • 3.1.1 图像去噪31-33
  • 3.1.2 图像分割33-34
  • 3.1.3 提取方法34-37
  • 3.2 确定图像配准关键步骤37-43
  • 3.2.1 相似性度量38-39
  • 3.2.2 几何变换39
  • 3.2.3 插值算法39-41
  • 3.2.4 优化方法41-43
  • 3.3 多步仿射变换模型43-47
  • 3.4 图像序列的配准47-49
  • 3.5 本章小结49-51
  • 第4章 实验结果与分析51-59
  • 4.1 实验环境51
  • 4.1.1 实验数据51
  • 4.1.2 实验实施平台51
  • 4.2 实验结果与分析51-59
  • 4.2.1 测试图像序列的配准结果比较51-55
  • 4.2.2 真实数据图像的配准结果比较55-59
  • 第5章 总结与展望59-63
  • 5.1 本文工作总结59-60
  • 5.2 未来工作展望60-63
  • 参考文献63-67
  • 攻读硕士期间已发表的论文67-69
  • 致谢69

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