Image registration is a key operation in medical image processing, allowing a plethora of applications. Mutual information (MI) is consolidated as a robust similarity metric often used for medical image registration. Although MI provides a robust medical image registration, it usually fails when the needed image transform is too big due to MI local maxima traps. In this paper, we propose and evaluate a generalized parametric MI as an affine registration cost function. We assessed the generalized MI (GMI) functions for separable affine transforms and exhaustively evaluated the GMI mathematical image seeking the maximum registration range through a gradient descent simulation. We also employed Monte Carlo simulation essays for testing translation registering of randomized T1 versus T2 images. GMI functions showed to have smooth isosurfaces driving the algorithm to the global maxima. Results show significantly prolonged registration ranges, avoiding the traps of local maxima. We evaluated a range of [-150mm,150mm] for translations, [-180{\deg},180{\deg}] for rotations, [0.5,2] for scales, and [-1,1] for skew with a success rate of 99.99%, 97.58%, 99.99%, and 99.99% respectively for the transforms in the simulated gradient descent. We also obtained 99.75% success in Monte Carlo simulation from 2,000 randomized translations trials with 1,113 subjects T1 and T2 MRI images. The findings point towards the reliability of GMI for long-range registration with enhanced speed performance


翻译:在医学图像处理中,图像登记是一项关键操作,允许大量应用。 共同信息( MI) 被整合为经常用于医学图像登记的一个稳健相似度指标。 虽然 MI 提供了强有力的医学图像登记, 但是由于 MI 的本地最大陷阱, 所需的图像转换太大, MI 通常会失败。 在本文中, 我们提议并评价通用的参数MI 功能, 以作为折叠注册成本的功能。 我们评估了通用MI (GMI) 功能, 用于通过梯度下沉模拟实现最大注册范围。 我们还使用蒙特卡洛 模拟作随机登记T1 与 T2 图像的翻译。 显示, 当所需的图像转换过于庞大时, 它通常会失败。 结果表明, 所需的图像转换速度大大延长了注册范围, 避免了本地最大注册成本的陷阱 。 我们评估了翻译的通用MI ( 150毫米) 范围为 [- 180 立方 、 180 立方公元 立方公尺] 的数学图像, 通过梯度的旋转[ 0.5 2, 和[ 1 9991] 级模拟作 的模拟作翻译。 成功率 将99 升级为99-,, 升级为99-,, 升级为99%,, 的升级为,, 级为 级为, 升级为,, 的 级级级 级,,, 级为,,, 升级为, 级程为 升级为,, 级程为,,,,, 升级为,,, 级程为 级程为 级程为,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,升级为,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 级为,,,,

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图像配准是图像处理研究领域中的一个典型问题和技术难点,其目的在于比较或融合针对同一对象在不同条件下获取的图像,例如图像会来自不同的采集设备,取自不同的时间,不同的拍摄视角等等,有时也需要用到针对不同对象的图像配准问题。具体地说,对于一组图像数据集中的两幅图像,通过寻找一种空间变换把一幅图像映射到另一幅图像,使得两图中对应于空间同一位置的点一一对应起来,从而达到信息融合的目的。 该技术在计算机视觉、医学图像处理以及材料力学等领域都具有广泛的应用。根据具体应用的不同,有的侧重于通过变换结果融合两幅图像,有的侧重于研究变换本身以获得对象的一些力学属性。
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