1.医学图像配准
医学图像配准是指对于一幅医学图像寻求一种 (或一系列 )空间变换 ,使它与另一幅医学图像上的对应点达到空间上的一致。 这种一致是指人体上的同一解剖点在两张匹配图像上有相同的空间位置。 配准的结果应使两幅图像上所有的解剖点 ,或至少是所有具有诊断意义的点及手术感兴趣的点都达到匹配。
2.基本变换
对于在不同时间或 /和不同条件下获取的两幅图像I1(X1,Y1,Z1)和I2(X2,Y2,Z2)配准,就是寻找一个映射关系P ,使图像1上的每一个点在图像2 上都有唯一的点与之相对应。 并且这两点应对应同一解剖位置。 映射关系 P表现为一组连续的空间变换。
常用的空间几何变换:刚体变换( Rigid body transformation )、仿射变 换( Affine transformation)、投影变换( Projective transformation)和非线性变换 ( Nonlineartransformation)
1）刚性变换:
所谓刚体 ,是指物体内部任意两点间的距离保持不变。刚体变换可以分解为旋转和平移。
P(X)=AX+b 其中，X=(x,y,z)是像素的空间位置，A为旋转变换矩阵，b为平移向量。
矩阵A满足约束条件：ATA=I, detA=1,AT为矩阵A转置，I为单位矩阵。
刚性变换
2）仿射变换
矩阵A不满足约束条件：ATA=I, detA=1时，P(X)=AX+b为放射变换。
仿射变换将直线映射为直线 ,并保持平行性。具体表现可以是各个方向尺度变换系数一致的均匀尺度变换或变换系数不一致的非均匀尺度变换及剪切变换等。
均匀尺度变换多用于使用透镜系统的照相图像 ,在这种情况下 ,物体的图像和该物体与成像的光学仪器间的距离有直接的关系 ,一般的仿射变换可用于校正由 CT 台架倾斜引起的剪切或 MR梯度线圈不完善产生的畸变。
仿射变换
3) 投影变换
投影变换与仿射变换相似 ,投影变换将直线映射为直线 ,但不再保持平行性质。
投影变换主要用于二维投影图像与三维体积图像的配准。
血管瘤手术计划：三维血管模型与X射线血管造影图像在正交的、侧向、前后方向投影配准
投影配准4）非线性变换
非线性变换也称为弯曲变换，它把直线变换为曲线。使用较多的多项式函数，如二次、三次函数以及薄板样条函数。 有时也使用指数函数。
非线性变换多用于使解剖图谱变形来拟合图像数据或对有全局性形变的胸、腹部脏器图像配准
非线性配准
3.配准类型
多模医学图像配准：待配准的两幅图像来源于不同的设备。如CT和MR图像有高分辨率，CT对密度差异较大额组织效果好，MR可识别软组织；SPECT、PET反应人体功能和代谢信息，但是空间分辨率差。因此临床应用中，常需要CT(或MR)与SPECT(或PET)配准，同时提供功能和解刨信息，具有较高临床应用价值。
4.图像配准示意图
下图为配准示意图，同一个人从不同角度、不同位置拍摄的2张投影，每张投影上只反映某些方面特征。要将这2张投影一起分析，需要将其中一张投影坐移动和旋转，使它与另外一幅对齐。
保持不动的为参考图像，做变换的称作浮动图像。经过图像配准和融合后的图像反应全貌。
图像配准和融合
4.主要配准算法
1)点法
内部点从与患者相关的图像特征中得到，如解剖标志点
外部点是在患者颅骨嵌入螺钉，皮肤做记号等
2)曲线法
3)表面法
4)矩和主轴法
5)相关法
6)最大互信息配准法
互信息是两个随机变量统计相关性的测度
7)图谱法
8)非线性变换技术
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