Registration of brain MRI images requires to solve a deformation field, which is extremely difficult in aligning intricate brain tissues, e.g., subcortical nuclei, etc. Existing efforts resort to decomposing the target deformation field into intermediate sub-fields with either tiny motions, i.e., progressive registration stage by stage, or lower resolutions, i.e., coarse-to-fine estimation of the full-size deformation field. In this paper, we argue that those efforts are not mutually exclusive, and propose a unified framework for robust brain MRI registration in both progressive and coarse-to-fine manners simultaneously. Specifically, building on a dual-encoder U-Net, the fixed-moving MRI pair is encoded and decoded into multi-scale deformation sub-fields from coarse to fine. Each decoding block contains two proposed novel modules: i) in Deformation Field Integration (DFI), a single integrated sub-field is calculated, warping by which is equivalent to warping progressively by sub-fields from all previous decoding blocks, and ii) in Non-rigid Feature Fusion (NFF), features of the fixed-moving pair are aligned by DFI-integrated sub-field, and then fused to predict a finer sub-field. Leveraging both DFI and NFF, the target deformation field is factorized into multi-scale sub-fields, where the coarser fields alleviate the estimate of a finer one and the finer field learns to make up those misalignments insolvable by previous coarser ones. The extensive and comprehensive experimental results on both private and public datasets demonstrate a superior registration performance of brain MRI images over progressive registration only and coarse-to-fine estimation only, with an increase by at most 8% in the average Dice.


翻译:大脑 MRI 图像的注册需要解决一个变形字段, 这在将复杂的大脑组织( 如亚皮层核等) 同步化方面是极其困难的。 现有的努力是将目标变形字段分解成中间的子字段, 要么是小动作, 要么是逐级递进登记阶段, 要么是低分辨率, 即对全尺寸变形场进行粗化至线性估计。 在本文中, 我们争辩说, 这些努力并非相互排斥, 并提议一个统一框架, 以渐进和粗皮至纤维两种方式同时对复杂的大脑组织进行强大的脑变形登记。 具体地说, 在双编码 U- Net 上, 固定的 MRI 组合组合组合组合组合, 将组合化 MRI 组合成多比例化子字段。 每个解析区包含两个拟议的新模块: i) 在变形字段整合(DFII) 中, 单集集成子字段( ), 和离子组合的分层( 和离子) 等( ) 将前的货币变变变变的硬的内, 硬的内, IMFIFIFAL 的变的变的变的变的变的系统化, 和变的内, 递化的内, 递化的内, 递化的内, 的内, 和变的内, 的内, 和变的变的二变的内, 的变的变的内, 的内基的内基的内基的内, 递化的内, 的内化的内基的内, 的内, 的内, 的内变的内化的内变的内变的内变的内的内的内的内的内化的内, 的内化的内的内的内的内, 的内, 的内, 的内, 的内的内, 的内化的内化的内的内化的内化的内变的内变的内化的内的内的内化的内变的内变的内的内的内的内变的内的内的内化的内化的内化的内化的内化的内化的内化的内化的内化的

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