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基于DRR及相似性测度的2D-3D医学图像配准算法 被引量：4
1
作者 麦永锋 孙启昌 +1 位作者 贾鹏飞 陈晓军 《北京生物医学工程》 2021年第3期263-272,共10页
目的针对术前三维电子计算机断层扫描(computed tomography,CT)图像和术中二维X线图像的配准问题提出了精确高效的全自动配准算法,使得该算法能够适应不同X线图像的风格。方法首先通过数字重建放射影像(digitally reconstructured radio... 目的针对术前三维电子计算机断层扫描(computed tomography,CT)图像和术中二维X线图像的配准问题提出了精确高效的全自动配准算法,使得该算法能够适应不同X线图像的风格。方法首先通过数字重建放射影像(digitally reconstructured radiograph,DRR)技术,把CT图像转换成DRR图像,从而将CT和X线图像的配准转换成DRR图像和X线图像的配准。然后在传统的归一化互相关(normalized cross correlation,NCC)和梯度差分(gradiant difference,GD)相似性测度指标基础上提出融合NCC和GD的归一化互相关-梯度差分(normalized cross correlation-gradient difference,NG)指标,并基于NG指标计算DRR图像和X线图像的相似性。通过Powell算法迭代求取相似性测度的极值,从而获得配准矩阵。最后在人体头颅CT数据上采用“黄金标准”判断法量化配准系统的精度,并通过脊柱CT和X线配准案例验证系统在实际场景的性能。结果基于DRR及NG相似性测度的2D/3D图像配准系统的配准距离误差为0.51 mm,角度误差为0.40°。结论基于DRR及NG相似性测度的2D/3D图像配准算法具有较好的配准精度,能适应不同风格的二维输入图像,基于该算法的配准系统具有较好的鲁棒性。 展开更多
关键词 2D/3D配准 数字重建放射影像 相似性测度 POWELL算法 归一化互相关 梯度差分
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改进互信息与图像金字塔相结合的二维与三维图像配准方法研究 被引量：3
2
作者 裘应驰 姚运萍 张鹏 《中华放射肿瘤学杂志》 CSCD 北大核心 2021年第5期486-491,共6页
目的探讨改进互信息与图像金字塔相结合的二维-三维配准方法的价值。方法将3次B样条曲线的连续图像表示与Parzen直方图估计融合到该算法中,以胸腔作为研究对象,通过数字重建放射影像生成的正交位的模拟X线图和与其本身进行一定变换后的... 目的探讨改进互信息与图像金字塔相结合的二维-三维配准方法的价值。方法将3次B样条曲线的连续图像表示与Parzen直方图估计融合到该算法中,以胸腔作为研究对象,通过数字重建放射影像生成的正交位的模拟X线图和与其本身进行一定变换后的图像进行配准实验,观察配准精度和时间。结果经过50组对照试验得出本方法相较于传统配准方法在x、y轴向上的位移精度分别提高了53.39%、21.33%,配准时间缩短了91.93%。相较于近几年的改进算法在x、y轴向上的位移精度分别提高了17.65%、13.79%,并将配准时间进一步提高了19.64%。结论该方法可以有效提高二维-三维图像的配准精度和效率,且均符合手术过程中图像配准2 mm以内的要求。该方法的高效、准确为临床诊断和放疗自动化提供了有利的信息,同时也为肿瘤位置误差校正和医用机械臂自动摆位奠定了基础。 展开更多
关键词 二维-三维图像配准 互信息 数字重建放射影像 图像金字塔
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基于ITK的数字重建放射影像重建算法与应用 被引量：1
3
作者 闫锋 罗月童 +2 位作者 龙鹏程 李佳 黄善清 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2010年第2期212-214,共3页
数字重建放射影像在放射治疗计划系统中广泛应用,有多种实现方法,ITK是开源的图像分析和处理的开发包,广泛应用于医学图像处理等领域;文章在讨论DRR图像的基本原理基础上,介绍了一种基于ITK的数字重建影像成像算法,并将该算法应用于自... 数字重建放射影像在放射治疗计划系统中广泛应用,有多种实现方法,ITK是开源的图像分析和处理的开发包,广泛应用于医学图像处理等领域;文章在讨论DRR图像的基本原理基础上,介绍了一种基于ITK的数字重建影像成像算法,并将该算法应用于自主开发的精确放疗系统,效果良好。 展开更多
关键词 数字重建放射影像 开发包 放疗计划系统
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射波刀脊柱追踪定位误差异常原因探讨 被引量：2
4
作者 赵瑞 张奋进 +2 位作者 王震岳 陆军 李莎 《医疗卫生装备》 CAS 2019年第2期68-70,78,共4页
目的:研究和验证脊柱影像分割在射波刀脊柱追踪定位中的作用,探讨引起脊柱追踪定位异常的原因。方法:利用体模放疗计划改变脊柱追踪长度,通过错误节点的变化判断脊柱影像分割在脊柱追踪算法中的作用;对16例脊柱追踪异常病例分别添加或... 目的:研究和验证脊柱影像分割在射波刀脊柱追踪定位中的作用,探讨引起脊柱追踪定位异常的原因。方法:利用体模放疗计划改变脊柱追踪长度,通过错误节点的变化判断脊柱影像分割在脊柱追踪算法中的作用;对16例脊柱追踪异常病例分别添加或去除脊柱分割影像,观察脊柱追踪定位是否正常。结果:脊柱影像分割感兴趣区域中脊柱长度与错误节点呈负相关;16例脊柱追踪异常病例中,除1例因治疗中心距椎间隙过近需进行微移外,全部患者脊柱追踪定位正常。结论:脊柱影像分割不仅仅是为了方便影像比对,其还参与脊柱追踪定位误差的计算;脊柱影像是否分割是影响脊柱追踪定位的重要因素,应依据脊柱追踪区域影像密度的均匀性有选择地进行。 展开更多
关键词 射波刀 脊柱追踪 脊柱影像分割 放射治疗 定位误差 数字重建放射影像
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基于OpenCL的DRR算法优化研究 被引量：2
5
作者 田林琳 李莹 《计算机技术与发展》 2018年第4期165-168,173,共5页
放射治疗计划系统(TPS)是为放疗患者制定放疗计划的特殊系统,对放射治疗的精度和效果有重要影响,是放射治疗的核心技术之一。数字重建放射影像算法(DRR)是TPS中的关键算法,广泛用于实现射野验证、病人摆位等。针对DRR算法性能不能满足... 放射治疗计划系统(TPS)是为放疗患者制定放疗计划的特殊系统,对放射治疗的精度和效果有重要影响,是放射治疗的核心技术之一。数字重建放射影像算法(DRR)是TPS中的关键算法,广泛用于实现射野验证、病人摆位等。针对DRR算法性能不能满足交互式和实时性的要求,提出了一种使用OpenCL技术对DRR算法进行并行加速的计算方法。首先介绍了DRR算法在TPS系统中的重要性和OpenCL框架,接着在DRR算法的优化过程中以X射线衰减理论公式为基础,构建了DRR算法的串行版本作为算法优化的基准,分析了基于光线跟踪的DRR算法的特点,给出了算法的并行化方案,并结合OpenCL的存储器特性对并行算法进行了性能调优。在NVIDIA平台对算法进行了实验和评测,结果显示,OpenCL并行优化版本相对其串行版本加速约36倍左右,满足了系统的性能要求。 展开更多
关键词 OPENCL 放射治疗计划系统 数字重建放射影像 光线跟踪 并行化
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CG-DRR:数字重建放射影像循环一致性生成对抗算法
6
作者 张孟希 魏然 +3 位作者 刘博 徐寿平 白相志 周付根 《中国图象图形学报》 CSCD 北大核心 2023年第4期1212-1222,共11页
目的当前数字重建放射影像(digitally reconstructed radiograph,DRR)生成算法难以同时保证影像生成效率和质量。为此,提出一种基于循环一致性生成对抗网络(generative adversarial network,GAN)的新型DRR生成算法(cycle-GAN-DRR,CG-DR... 目的当前数字重建放射影像(digitally reconstructed radiograph,DRR)生成算法难以同时保证影像生成效率和质量。为此,提出一种基于循环一致性生成对抗网络(generative adversarial network,GAN)的新型DRR生成算法(cycle-GAN-DRR,CG-DRR),在保证生成效率的同时,兼顾生成影像与真实X射线影像的灰度和结构一致性。方法CG-DRR算法包含数据预处理、网络训练和网络应用3个阶段。数据预处理阶段准备后续网络训练需要的图像数据;网络训练阶段使用预处理后的数据训练循环一致性生成对抗网络;在应用阶段,训练后网络输入光线跟踪法生成的DRR图像实现DRR图像灰度校正。结果使用4个常用图像相似性指标和2个梯度相似性指标分别评估原始DRR图像与灰度校正后的DRR图像的灰度和几何结构一致性。与传统光线跟踪法相比,盆腔和胸腔数据平均峰值信噪比分别提高18.22 dB和8.82 dB,平均绝对误差分别减少0.18和0.07,归一化均方根误差分别减少0.23和0.10,结构相似度指数分别提高23.5%和13.5%,与当前最新RealDRR算法结果指标相差无几。与RealDRR算法结果相比,CG-DRR算法在DRR图像灰度校正前后人体组织结构保持更好的一致性,盆腔和胸腔数据图像特征相似性指数分别提高0.02和0.03,梯度相似性偏差分别减少0.18和0.03。CG-DRR算法生成一幅DRR图像平均耗时0.31 s。结论本文创新性地将循环一致性生成对抗机制应用于DRR生成,所提算法可以很好地应对实际临床中DRR图像与X光影像存在结构偏差的问题,可在保证生成效率的前提下兼顾灰度相似性及结构一致性,相比于现有算法更具优势。 展开更多
关键词 数字重建放射影像(DRR) 灰度校正 深度学习 循环一致性对抗网络 梯度惩罚
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