本文關鍵詞： 腹腔鏡圖像配準 計算機輔助手術 SIFT 相似性測度方法　出處：《湖南大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著現(xiàn)代醫(yī)療技術的發(fā)展,各種成像技術及信息科學技術不斷被應用到醫(yī)學治療過程中,其中計算機輔助手術(Computer-assisted surgery,CAS)技術在臨床診斷和治療等方面的應用越來越廣泛。為了達到減少病人痛苦以及更加快速直觀地為外科醫(yī)生提供目標區(qū)域病灶變化情況等目的,CAS技術集中了醫(yī)學影像學、精密器械技術、計算機科學技術等領域的成就,極大地方便了外科醫(yī)生的臨床操作并提高了診斷和治療的效率。在手術導航過程中,圖像配準技術作為作為其中的重要組成部分一直都是各國研究人員重點關注的內(nèi)容之一,它對于手術場景表面的立體重建、手術器械和病灶區(qū)域的實時準確跟蹤、改善傳統(tǒng)外科手術中的視覺效果等導航過程中的關鍵環(huán)節(jié)具有重要的支撐作用。因此如何提高配準速度和準確率成為CAS技術中的一個重要問題。論文以腹腔鏡單目視覺序列圖像為研究對象,針對腹腔鏡圖像配準過程中存在的匹配時間過長和配準準確率有待提高的問題分別提出了基于Radon變換的降維特征描述向量和基于歐氏距離的加權(quán)描述符相似性測度算法。本文的主要研究內(nèi)容如下:1.詳細闡述了圖像配準技術的基本理論和常用方法,并對特征提取、特征匹配過程中的相似性度量準則、搜索空間和搜索策略、誤匹配點剔除、空間變換模型建立和重采樣插值運算等配準過程進行了分析;然后重點介紹了Moravec、Harris、SUSAN、SIFT四種經(jīng)典特征提取算子的原理并在已有試驗數(shù)據(jù)基礎上進行了對比分析,最后得出SIFT算子對尺度縮放、光照變化和旋轉(zhuǎn)變換等具有較強不變性以及良好的魯棒性和抗噪性。2.針對傳統(tǒng)SIFT算法匹配時間過長的的問題,提出了基于Radon變換的降維特征描述子。該描述子根據(jù)特征點鄰域梯度的主方向確定積分方向并采用合適的積分函數(shù)等效代替特征點鄰域梯度高斯模糊權(quán)值的變化,將圖像矩陣沿30個不同方向的積分值組成新的特征向量代替原來的128維特征描述符,降低了算法的計算復雜度。3.針對特征匹配準確率有待提高的問題,提出了基于歐氏距離的聯(lián)合關鍵點特征信息和灰度統(tǒng)計信息的描述符相似性測度方法。該方法首先使用二維圖像熵來表征特征點鄰域內(nèi)灰度分布的空間特征,增強了描述符的獨特性;然后給出了基于Radon變換的特征向量之間的相對歐氏距離公式,并通過對距離函數(shù)中參數(shù)?的尋優(yōu),確定了特征與灰度統(tǒng)計信息各自的權(quán)值,形成了新的特征向量距離測度方法;最后通過結(jié)合雙向匹配策略的BBF樹搜索策略確定匹配點對。論文基于上述改進算法對光照、尺度和旋轉(zhuǎn)變換這三種常見情況下的測試圖像進行了配準并將配準效果與原始算法以及其他幾種常用算法進行了對比分析,另外我們還針對平移和遮擋情況下的測試圖像將改進算法與原始算法進行了對比分析。試驗結(jié)果表明在這幾種變換條件下,采用本文的基于SIFT的改進配準算法具有更快的匹配速率和更高的匹配準確率。
[Abstract]:With the development of modern medical technology , various imaging techniques and information science and technology have been widely used in medical treatment . The application of computer - assisted surgery ( CAS ) in the field of clinical diagnosis and treatment is more and more extensive .

【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R656;TP391.41

【參考文獻】

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本文編號：1491418