CT与磁共振图像融合技术的研究

本课题研究的主要内容是关于 CT 与 MR 医学图像的融合技术。首先，讨论 了传统的医学图像融合方法的原理、特点，并通过实验效果分析了传统方法的 局限性；其次，采用先进的小波变换方法对 CT 与 MR 图像融合技术进行研究， 给出了几种适用于 CT 与 MR 图像融合方法的融合规则，如小波加权法、区域能 量法以及频带融合法等，实验表明基于小波变换的方法可以取得较好的融合效 果；再次，针对医学图像的特点，对 CT 和 MR 图像融合的评价方法进行了研究； 最后，对基于三维重建的医学图像融合技术进行了初步的探讨和研究。
The issue lays a strong emphasis on the image fusion technology based on CT and MR image. First, it discusses the theory and characteristics of traditional medical image fusion methods and analyses the limitations with the experimental results then, presents several kinds of rules which are applied to CT and MR image fusion through adopting the advanced wavelet transform, such as wavelet-weighted, regional energy and frequency domain method and so on. Experimental results show that image fusion method based on wavelet transform can achieve better effects; meanwhile this paper studies the evaluation of CT and MR image fusion for the characteristics of medical images. Finally, it conducts a preliminary research about medical image fusion technology based on the three-dimensional reconstruction.
本课题的创新点之一是给出了一个比较全面的和有参考价值的基于 CT 与 MR 图像融合效果评价的选取方法。图像融合评价是一项重要而复杂的工作，本 文对融合效果评价方法的研究目的不在于比较某种特殊应用场合下各种医学图 像融合方法的好坏，而是给出了一个针对不同应用场合的融合图像评价的选取 方法。本课题的另一个创新点是对三维重建的医学图像融合方法作了初步的理 论研究，提出了一种三维医学图像融合方法，它克服了传统的融合必须要进行 配准的局限性，其过程简单，适用范围更加广泛。
南京航空航天大学 硕士学位论文
CT与磁共振图像融合技术的研究 姓名：王林艳
申
20070101
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
近年来，图像融合已成为图像理解和计算机视觉领域中一项具有重要应用 价值的新技术，尤其是在医学工程领域中，由于医学仪器的成像机理及应用环 境的不同，不同的医学影像为医生提供了不同的医学信息，图像融合可以将各 种有价值的信息综合在一起，成为临床诊断和医学研究的重要手段。其中，CT 与 MR 图像是临床疾病诊断最常用的图像，利用这两种医学图像信息的互补，可 使获得的融合图像包含更丰富、更直观和更全面的细节信息，提高了疾病诊断 的准确性和正确性。
Keywords：image fusion, medical image, wavelet transform, evaluate measures, 3-D fusion
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南京航空航天大学硕士学位论文
图、表清单
图 1.1 CT 装置示意图 ............................................... 2 图 1.2 正常情况下的质子与处于强外磁场中的排列状态.................. 3 图 1.3 MR 装置示意图 ............................................... 4 图 1.4 人体头部 CT 与 MR 组图比较.................................... 5 图 2.1 未配准的 CT 与 MR 图像....................................... 12 图 2.2 二维图像配准的示意图....................................... 13 图 2.3 四种基本的图像变换......................................... 16 图 2.4 最近邻插值示意图........................................... 17 图 2.5 双线性插值示意图........................................... 18 图 3.1 CT 与 MR 源图像 ............................................. 19 图 3.2 加权平均法实验效果图....................................... 20 图 3.3 未配准情况下插入像素融合效果图............................. 21 图 3.4 配准后插入像素融合效果图................................... 21 图 3.5 列插入与行插入效果图比较................................... 22 图 3.6 CLOCK 源图 ................................................. 22 图 3.7 CLOCK 灰度值选大选小融合法效果图比较 ....................... 23 图 3.8 对图 3.1 中 CT 与 MR 图像灰度值选大选小融合结果............... 23 图 4.1 图像经二次小波分解的示意图................................. 27 图 4.2 Lena 原图 .................................................. 28 图 4.3 Lena 图像二次小波分解实例 .................................. 28 图 4.4 基于小波多尺度分解的图像融合方案........................... 29 图 4.5 CT 与 MR 源图像 ............................................. 30 图 4.6 加权平均法与小波加权法融合效果比较......................... 30 图 4.7 灰度值选大、小波最大值及小波加权最大值法融合效果比较....... 31 图 4.8 基于小波变换的区域能量法的融合效果图....................... 33 图 4.9 基于小波变换的频带法的融合效果图........................... 33 图 5.1 源图像..................................................... 35 图 5.2 传统图像融合法............................................. 36 图 5.3 小波变换融合法............................................. 36
One of the innovations of the issue is offering a more comprehensive and valuable selection method based on CT and MR fusion evaluation. The purpose of studying evaluation of image fusion which is an important and complex task is not to tell good from bad of kinds of medical image fusion methods on special occasions, but offer a selection method for different application occasions. Another innovation in the paper is conducting a preliminary academic research about medical image fusion method based on the three-dimensional reconstruction which overcomes the limitation of requisite registration before the fusion in traditional methods. This method is simply and can be applied in a wider scope.
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CT 与磁共振图像融合技术的研究
图 6.1 切片图像的结构模型 ........................................ 45 图 6.2 CT 影像序列（共 48 片） ..................................... 47 图 6.3 MRI 影像序列（共 48 片） .................................... 48 图 6.4 调节观察方向及其重建结果 .................................. 48 图 6.5 任意斜面剖切显示图 ........................................ 49 图 6.6 任意剖切斜面计算 .......................................... 50 表 1.1 CT 与 MRI 的特征比较 ......................................... 6 表 5.1 主观评价尺度评分表......................................... 37 表 5.2 评价参数值................................................. 40