信息医学论文提纲

论文题目：基于归一化互信息的医学图像配准研究

摘要：医学图像配准是医学图像处理领域的一个重要分支,能为临床应用和研究提供更加丰富的医学图像信息。配准主要是寻找两幅图像间的最佳变换,使得一幅图像通过空间变化与另一幅图像在空间位置上达到一致。现有医学图像配准方法一般可以分为两大类：一类是基于特征的配准,配准方法简单,但是精度受特征提取步骤的影响；另一类是基于像素灰度统计的配准,该方法无需预处理,配准结果的准确性也比较高,但是计算量大。基于互信息的医学图像配准方法属于第二类,是当前医学图像配准研究的重点和热点。本论文研究的即是基于互信息的配准方法,主要工作有： 第一、二章介绍了医学图像配准的背景和从事该研究的意义,以及国内外研究现状。对医学图像配准的概念、原理及具体实现步骤作了说明,包括配准中的四个重要部分：几何变换、插值方法、相似性测度和优化算法。探讨了配准中的这四个因素对配准结果的直接影响,提及了配准方法的分类。 第三章论述了基于互信息的医学图像配准方法。首先介绍了互信息的原理和计算方法,解释了基于互信息配准的原理和流程,对配准中需要注意的事项进行了分析。其次,针对图像背景像素灰度对配准的影响,提出改进归一化互信息的计算方法,即提取医学图像中感兴趣区域的信息,减小背景信息在联合直方图中的权重。分析互信息的计算公式,舍去了冗余项,使得计算更加简洁。 第四章论述了优化算法在图像配准中的基本原理,算法的分类和适用范围,重点论述了一种改进的Powell算法。首先介绍了局部优化算法和全局优化算法中具有代表性的算法,即Powell算法和粒子群算法,包括它们的原理和操作步骤。其次,提出了一种改进的Powell算法,即设计一种求取Powell初始配准参数的方法。该方法减少了Powell寻优迭代次数以及算法陷入局部极值的概率,提高了算法稳定性。实验表明,该方法与改进的归一化互信息结合,可以提高配准的速度和稳定性。 第五章说明了医学图像算法的可视化应用。在VC++2008平台下,使用VTK作为可视化工具、ITK作配准算法的框架和组织封装、MFC用于软件界面设计,实现了一个可以进行医学图像读取、显示和配准的医学图像可视化平台。

关键词：医学图像配准;归一化互信息;Powell算法;可视化半台

学科专业：仪器仪表工程（专业学位）

摘要

ABSTRACT

目录

第一章 绪论

1.1 背景和研究的意义

1.2 国内外研究状况

1.3 基于互信息的医学图像配准存在的问题

1.4 论文的主要研究内容和组织结构

1.4.1 论文的主要研究内容

1.4.2 论文的组织结构

第二章 医学图像配准基本理论

2.1 医学影像分类

2.2 医学图像配准的主要方法

2.2.1 基于特征的医学图像配准方法

2.2.2 基于像素灰度的医学图像配准方法

2.3 医学图像配准的概念及流程

2.4 医学图像配准的基本变换

2.4.1 刚体变换

2.4.2 仿射变换

2.4.3 投影变换

2.4.4 非线性变换

2.5 图像插值算法

2.5.1 最邻近差值算法

2.5.2 双线性差值算法

2.5.3 双线性PV插值法

2.6 本章小结

第三章 基于改进归一化互信息的医学图像配准

3.1 互信息的基本知识

3.1.1 相似性测度

3.1.2 熵

3.1.3 联合直方图

3.1.4 互信息

3.1.5 归一化互信息

3.2 基于互信息的医学图像配准原理和流程

3.3 配准过程需要注意的问题

3.3.1 出界点处理

3.3.2 互信息局部极值的成因分析

3.4 本文对归一化互信息、的改进

3.5 实验

3.6 本章小结

第四章 一种改进的Powell医学图像配准方法

4.1 优化算法的基本理论和分类

4.2 Powell算法和粒子群算法(PSO)

4.2.1 Powell算法

4.2.2 PSO算法

4.3 改进的Powell算法

4.4 实验

4.5 本章小结

第五章 医学图像显示及配准系统设计与实现

5.1 VTK介绍

5.1.1 VTK功能介绍

5.1.2 VTK的图形模型和可视化模型

5.1.3 VTK处理数据的流程

5.2 ITK介绍

5.2.1 ITK类库介绍

5.2.2 ITK在医学图像处理中的应用

5.3 实验平台的搭建

5.4 系统软件的功能

5.5 软件测试结果

5.5.1 医学图像文件操作

5.5.2 医学图像配准操作

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 下一步工作

致谢

参考文献