论文题目: 基于计算机视觉技术的心血管图像建模与分析
论文类型: 博士论文
论文专业: 医学图像处理
作者: 辜嘉
导师: 罗立民,舒华忠
关键词: 心血管图像,计算机视觉,自动提取,可视化,三维重建,运动分析
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 心血管疾病是人类健康的头号大敌,而对该疾病的早期发现和对诊断过程中无创性的要求一直是医学界的一个难题。现代医学成象技术为医生在心脏的整体解剖结构和功能(动态)结构等方面提供了全局性信息。本文的工作就是利用计算机视觉的方法,对心血管医学图像进行建模和分析,并对其中若干关键技术问题进行了展开讨论,另外,心脏的运动与其功能紧密相关,我们还结合了心脏动态特征的临床知识对医学动态图象进行了定量的运动分析,以期为医生诊断和分析心血管疾病提供了一个有效的工具和途径。本文的主要工作包括:1)三维心血管的建模和可视化,主要包括两个部分,首先介绍利用二维轮廓线和二维中轴以及树状拓扑结构的关系进行二维空间上对应点的建立,然后介绍利用基于立体视觉的方法来进行三维心血管的建模。2)随后我们在已经建立好的心血管模型上进行运动分析,由于心脏的运动与其功能紧密相关,对其运动情况进行定量分析十分必要。我们提出了一些运动分析方面的新思路,设计并完成基于链码匹配技术的运动分析、基于薄型样条模型的运动分析,我们还提出了一种结合基于特征模型和基于灰度模型的混合模型进行运动分析,弥补了各自长期以来的缺陷。实验结果部分我们将结合直观结果与数据分析进行阐述,以期更加具有说服力。3)在完成了对应关系的建立之后,我们将利用这些对应关系以及一些基于结构信息的先验知识,反过来帮助改善图像分割的结果,以期解决一些通过单幅图像分割不能解决的问题。4)最后,我们将各个模块在一个统一的平台上集成,设计并完成了一套软件系统,希望能为最终真正应用到临床仪器上做好技术积累。
论文目录:
摘要
Abstract
引言
第一章 研究目的与算法综述
1.1 问题综述及整体状况
1.1.1 心脏和冠状血管网络
1.1.2 成像方式：从诊断到介入
1.1.3 三维冠状血管重建
1.2 我们提出的方法的基本概念
1.3 特征匹配和运动估计
1.3.1 匹配算法
1.3.2 配准算法
1.3.3 运动分析
1.3.3.1 运动分割
1.3.3.2 运动跟踪
1.3.4 小结
1.4 结论
参考文献
第二章基于链码匹配技术的心血管高层结构生成的方法研究
2.1 链码匹配的算法介绍
2.1.1 基本概念
2.1.2 编码准则和链间距离
2.1.3 归一化的链间距离
2.1.4 多重匹配问题
2.2 链码匹配技术在心血管中的应用
2.2.1 目的
2.2.2 Freeman编码
2.2.3 多参数代价函数
2.2.4 归一化链间距离
2.3 利用链码匹配算法进行二维心血管重建（帧内匹配）
2.3.1 匹配质量评估与代价函数
2.3.1.1 匹配质量评估的准则
2.3.1.2 仿真数据的生成
2.3.2 两条曲线匹配
2.3.2.1 代价函数的构造
2.3.2.2 仿真数据上的实验结果
2.3.3 三曲线匹配
2.3.3.1 Sankoff 算法和扩展的 Wagner & Fisher 算法
2.3.3.2 曲线之间的两两比较
2.3.3.3 仿真数据结果
2.3.4 三元组生成：全局策略
2.3.5 三元组匹配（在实际心血管造影序列上的结果）
2.4 利用链码匹配算法对心血管中轴进行时空匹配和运动估计
2.4.1 形状描述和代价函数
2.4.2 匹配策略
2.4.3 单一准则对匹配结果的影响
2.4.4 多属性的代价函数：各准则之间权重参数的选择
2.5 小结
参考文献
第三章 基于薄型样条模型的非刚体匹配算法
3.1 基于径向基函数的图像匹配：一般方法
3.2 基于薄型样条模型的点匹配算法
3.3 特征匹配和相似性测度
3.4 TPS算法在自由形状曲线匹配中的应用
3.4.1 参数量化对匹配结果的影响分析
3.4.2 性能分析
3.4.2.1 控制点个数对算法的影响
3.4.2.2 匹配算法中模型和目标的不对称性研究
3.4.2.3 抗噪声性能
3.4.2.4 算法对于出界点的鲁棒性
3.4.2.5 算法对形变的鲁棒性
3.4.3 方法应用于真实数据的匹配结果
3.5 结论
参考文献
第四章 基于薄型样条模型和基于链码匹配算法的实验结果比较
4.1 心血管图像上进行仿真运动的实验结果
4.1.1 心血管集合上的算法性能测试结果
4.1.2 出界点对算法性能的影响
4.2 心血管图像上实际运动的实验结果
4.3 混合方法
4.4 结论
第五章 心血管分支的结构生成与重建
5.1 心血管中轴线之间的时空匹配
5.2 心血管结构恢复与分支结构的生成
5.3 中轴线的时空延伸
5.3.1 广义梯度矢量流（GGVF）的计算
5.3.2 基于动态规划方法的心血管中轴线延伸
5.4 三元组匹配的时空合并与延伸
5.5 结论
参考文献
总结与展望
致谢
发布时间: 2007-06-11
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