Image registration has played an important role in image processing problems, especially in medical imaging applications. It is well known that when the deformation is large, many variational models cannot ensure diffeomorphism. In this paper, we propose a new registration model based on an optimal control relaxation constraint for large deformation images, which can theoretically guarantee that the registration mapping is diffeomorphic. We present an analysis of optimal control relaxation for indirectly seeking the diffeomorphic transformation of Jacobian determinant equation and its registration applications, including the construction of diffeomorphic transformation as a special space. We also provide an existence result for the control increment optimization problem in the proposed diffeomorphic image registration model with an optimal control relaxation. Furthermore, a fast iterative scheme based on the augmented Lagrangian multipliers method (ALMM) is analyzed to solve the control increment optimization problem, and a convergence analysis is followed. Finally, a grid unfolding indicator is given, and a robust solving algorithm for using the deformation correction and backtrack strategy is proposed to guarantee that the solution is diffeomorphic. Numerical experiments show that the registration model we proposed can not only get a diffeomorphic mapping when the deformation is large, but also achieves the state-of-the-art performance in quantitative evaluations in comparing with other classical models.


翻译:图像登记在图像处理问题中发挥了重要作用, 特别是在医学成像应用中。 众所周知, 当变形是巨大的时, 许多变异模型无法确保畸形。 在本文中, 我们提议基于大型变形图像最佳控制放松限制的新型登记模式, 这在理论上可以保证登记映射是变形的。 我们分析间接寻求雅各氏决定因素方程式及其登记应用的异硫变异变的最佳控制放松, 包括作为特殊空间构建异己变变异变异变异。 我们还为拟议变异图像登记模式中的控制增量优化问题提供了存在的结果, 并优化控制放松。 此外, 正在分析基于变形变形变形变异变异变异变异变异变异变变变变变变的快速迭接机制( ALMMM ), 以解决控制增变变变变变异变异变异变异变形问题 。 最后, 我们给出了电磁变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变的电算法, 以保证解变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变法。 。 变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变模型实验性实验性实验性实验性模型的模型, 我们变后, 我们变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变后, 变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变后变变变变变变变变变后变后变后变变后变后变后变后变变变变变变变变后变变变变变变变变变变变变变变变后变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变

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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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