Limited capture range, and the requirement to provide high quality initialization for optimization-based 2D/3D image registration methods, can significantly degrade the performance of 3D image reconstruction and motion compensation pipelines. Challenging clinical imaging scenarios, which contain significant subject motion such as fetal in-utero imaging, complicate the 3D image and volume reconstruction process. In this paper we present a learning based image registration method capable of predicting 3D rigid transformations of arbitrarily oriented 2D image slices, with respect to a learned canonical atlas co-ordinate system. Only image slice intensity information is used to perform registration and canonical alignment, no spatial transform initialization is required. To find image transformations we utilize a Convolutional Neural Network (CNN) architecture to learn the regression function capable of mapping 2D image slices to a 3D canonical atlas space. We extensively evaluate the effectiveness of our approach quantitatively on simulated Magnetic Resonance Imaging (MRI), fetal brain imagery with synthetic motion and further demonstrate qualitative results on real fetal MRI data where our method is integrated into a full reconstruction and motion compensation pipeline. Our learning based registration achieves an average spatial prediction error of 7 mm on simulated data and produces qualitatively improved reconstructions for heavily moving fetuses with gestational ages of approximately 20 weeks. Our model provides a general and computationally efficient solution to the 2D/3D registration initialization problem and is suitable for real-time scenarios.


翻译:2D/3D图像登记方法要求为基于2D/3D图像优化的2D/3D图像登记方法提供高质量的优化2D/3D图像登记方法的高质量初始化,这可以大大降低3D图像重建和运动补偿管道的性能。挑战临床成像假设情景,其中含有重大主题动作,如子宫内子成像,使3D图像和体积重建过程复杂化。在本文中,我们介绍了一种基于学习的图像登记方法,它能够预测以2D为主的2D图像切片的3D硬性变形,这可以预测一个学习的2D图像和体积2D图像相容协调系统。只使用图像切片密度信息进行注册并进行罐装化,不需要空间变异初始化。要找到图像转换,我们使用一个包含剖面神经神经网络(CNN)结构来学习能够将2D图像切片映射成3D卡通向3D星座空间图片重建过程的回归功能。我们广泛评价了我们的方法在模拟磁力变变变立模型(MD模型)、以合成运动脑图像图像图像图像图像图像图像图像图像图像和进一步展示结果,在这里将我们的方法整合成一个全面重建和运动进行实时实时实时和运动预测,同时进行20MLMLMLMLMLMLMERM,并进行基础化,并进行基础化,并进行基础化,并进行基础化,并进行基础化。

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