医学图像处理的难点与问题幻灯片.ppt
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1、医学图像处理的难点与医学图像处理的难点与问题问题第1页,共44页,编辑于2022年,星期五l l遥感图像处理遥感图像处理 应用面窄应用面窄l l医学图像处理医学图像处理 应用面宽应用面宽一、视觉信息处理的支撑性一、视觉信息处理的支撑性第2页,共44页,编辑于2022年,星期五l l高度复杂的成像机制高度复杂的成像机制l l综合深厚的数学基础综合深厚的数学基础l l精确实用的高新技术精确实用的高新技术l l重大需求的应用前景重大需求的应用前景二、医学图像处理的前瞻性二、医学图像处理的前瞻性第3页,共44页,编辑于2022年,星期五l l生理评判的模糊性生理评判的模糊性l l信息生成的随机性信息生
2、成的随机性l l物理求解的病态性物理求解的病态性l l面对应用的实时性面对应用的实时性三、医学图像处理的特殊性三、医学图像处理的特殊性第4页,共44页,编辑于2022年,星期五四、医学图像处理的主要问题四、医学图像处理的主要问题 与我们的工作与我们的工作第5页,共44页,编辑于2022年,星期五关关于于成成像像重重建建算算法法现现研研究究热热点点集集中中在在MR与与PET成成像像,而而CT或或螺螺旋旋CT等等的的成成像像研研究究,大大多多是是针针对对具具体体问问题题(如如乳乳房房、心心脏脏)提提出出某某种种特特殊殊技技术术去去解解决,不具普适性。决,不具普适性。1、优质重建、优质重建第6页,共
3、44页,编辑于2022年,星期五主要问题主要问题采样密集度的改变常导致图像退化。采样密集度的改变常导致图像退化。采样密集度的改变常导致图像退化。采样密集度的改变常导致图像退化。相应对策相应对策K-K-K-K-空间中的任意重采样技术。空间中的任意重采样技术。空间中的任意重采样技术。空间中的任意重采样技术。工作基础工作基础因缺乏成像前数据,我们未开展此类研究。因缺乏成像前数据,我们未开展此类研究。因缺乏成像前数据,我们未开展此类研究。因缺乏成像前数据,我们未开展此类研究。MRMR图像图像第7页,共44页,编辑于2022年,星期五存在问题存在问题图图图图像像像像分分分分辨辨辨辨率率率率低低低低,噪噪
4、噪噪声声声声大大大大,缺缺缺缺少少少少结结结结构构构构信信信信息息息息,无无无无法法法法定位病灶。定位病灶。定位病灶。定位病灶。相应对策相应对策 a.a.a.a.前前前前处处处处理理理理:基基基基于于于于小小小小波波波波包包包包门门门门限限限限估估估估计计计计的的的的正正正正则则则则化化化化抑噪技术。抑噪技术。抑噪技术。抑噪技术。b.b.b.b.后后后后处处处处理理理理:提提提提出出出出各各各各种种种种优优优优化化化化方方方方法法法法,如如如如正正正正则则则则化化化化方方方方法、最大似然法等滤噪。法、最大似然法等滤噪。法、最大似然法等滤噪。法、最大似然法等滤噪。PETPET图像图像第8页,共4
5、4页,编辑于2022年,星期五已有工作已有工作 a.a.a.a.前前前前处处处处理理理理:由由由由于于于于缺缺缺缺乏乏乏乏成成成成像像像像前前前前数数数数据据据据,我我我我们们们们未未未未从从从从事事事事其其其其研研研研究究究究 b.b.b.b.后后后后处处处处理理理理:我我我我们们们们提提提提出出出出了了了了正正正正则则则则化化化化参参参参数数数数自自自自适适适适应应应应修修修修改改改改模模模模型型型型与与与与 迭迭迭迭代代代代快快快快速速速速算算算算法法法法(ARCTLSARCTLSARCTLSARCTLS),并并并并从从从从理理理理论论论论上上上上首首首首次次次次证证证证明明明明了了了了
6、迭迭迭迭代代代代解解解解的的的的存存存存在在在在性性性性与与与与稳稳稳稳定定定定性性性性,重重重重建建建建质质质质量量量量与与与与速速速速度度度度均均均均比比比比国国国国外外外外最最最最近近近近同同同同类类类类算算算算法法法法(RCTLSRCTLSRCTLSRCTLS)提高)提高)提高)提高3 3 3 3倍以上。倍以上。倍以上。倍以上。第9页,共44页,编辑于2022年,星期五自自适适应应图图像像重重建建(a)退化图像退化图像(b)正则化总体最小二乘法重建图像正则化总体最小二乘法重建图像(c)局部线化局部线化D.F.P方法重建图像方法重建图像(d)自适应正则化总体最小二乘法重建图像自适应正则化
7、总体最小二乘法重建图像 第10页,共44页,编辑于2022年,星期五信噪比与计算耗时的比较信噪比与计算耗时的比较RCTLSRCTLSLL-D.F.PLL-D.F.PARCTLSARCTLSSET1SET1ISNRISNR(dB)(dB)1.171.172.502.504.0124.012C.Time C.Time(s)(s)112.6112.654.354.335.535.5注:实验在注:实验在P-II/166 上实现上实现第11页,共44页,编辑于2022年,星期五2、伪影校正、伪影校正MRMR成成成成像像像像中中中中,运运运运动动动动伪伪伪伪影影影影几几几几乎乎乎乎无无无无所所所所不不不不
8、在在在在,损损损损害害害害了了了了图图图图像质量。像质量。像质量。像质量。主要问题主要问题 现现现现有有有有各各各各种种种种前前前前处处处处理理理理技技技技术术术术(快快快快速速速速扫扫扫扫描描描描、门门门门控控控控扫扫扫扫描描描描、欠欠欠欠扫扫扫扫描描描描、过过过过扫扫扫扫描描描描或或或或可可可可矫矫矫矫正正正正重重重重建建建建模模模模式式式式)的的的的校校校校正正正正效效效效果果果果不不不不理想理想理想理想相应对策相应对策必必必必须须须须提提提提出出出出新新新新的的的的方方方方法法法法,能能能能具具具具普普普普适适适适性性性性,又又又又有有有有优优优优越越越越的的的的校正效果校正效果校正效
9、果校正效果。第12页,共44页,编辑于2022年,星期五 工作基础工作基础 (1)(1)(1)(1)前前前前处处处处理理理理:我我我我们们们们最最最最新新新新提提提提出出出出的的的的逆逆逆逆向向向向迭迭迭迭代代代代修修修修正正正正算算算算法法法法(IIC)(IIC)(IIC)(IIC)对对对对MRMRMRMR图图图图像像像像中中中中的的的的仿仿仿仿真真真真平平平平移移移移运运运运动动动动伪伪伪伪影影影影处处处处理理理理,比比比比美美美美国国国国最最最最近近近近算算算算法法法法(EF)(EF)(EF)(EF)的的的的信信信信噪噪噪噪比比比比提提提提高高高高约约约约个个个个dB,dB,dB,dB,
10、计算速度提高一倍以上计算速度提高一倍以上计算速度提高一倍以上计算速度提高一倍以上,且稳健性好且稳健性好且稳健性好且稳健性好(2)(2)(2)(2)后后后后处处处处理理理理:目目目目前前前前我我我我们们们们正正正正想想想想从从从从统统统统计计计计学学学学入入入入手手手手来来来来展展展展开开开开此类研究。此类研究。此类研究。此类研究。第13页,共44页,编辑于2022年,星期五 a.a.模板模板模板模板原始原始原始原始图图图图像像像像 b.b.平移平移平移平移伪伪伪伪影影影影图图图图像像像像 c.c.能量聚焦法修正能量聚焦法修正能量聚焦法修正能量聚焦法修正结结结结果果果果 d.d.逆向迭代修正逆向
11、迭代修正逆向迭代修正逆向迭代修正结结结结果果果果第14页,共44页,编辑于2022年,星期五MR平移运动伪影消除平移运动伪影消除a、e为原始图像;为原始图像;b、f为模拟伪影图像;为模拟伪影图像;c、g为能量聚焦法修正的结果;为能量聚焦法修正的结果;d、h为自为自动逆向迭代法修正的结果动逆向迭代法修正的结果第15页,共44页,编辑于2022年,星期五EF和和IIC在信噪比和运行时间上的对比在信噪比和运行时间上的对比 方法方法方法方法模板模板图像图像头颅头颅图像图像腹部腹部图像图像信噪比信噪比(dB)EF2.0361.9982.141IIC15.7168.6519.121时间时间(min)EF1
12、2.3013.6515.71IIC5.256.868.43注:实验在注:实验在P-III/1G 上实现上实现第16页,共44页,编辑于2022年,星期五3、图像配准、图像配准多多多多模模模模态态态态医医医医学学学学图图图图像像像像信信信信息息息息融融融融合合合合是是是是当当当当前前前前研研研研究究究究热热热热点点点点,而而而而前提是配准技术。前提是配准技术。前提是配准技术。前提是配准技术。主要问题主要问题当前国际主流算法的误配率较大,难以实用。当前国际主流算法的误配率较大,难以实用。当前国际主流算法的误配率较大,难以实用。当前国际主流算法的误配率较大,难以实用。相应对策相应对策提出模糊或广义模
13、糊相似准则来提高配准精度。提出模糊或广义模糊相似准则来提高配准精度。提出模糊或广义模糊相似准则来提高配准精度。提出模糊或广义模糊相似准则来提高配准精度。第17页,共44页,编辑于2022年,星期五 工作基础工作基础 (1)(1)(1)(1)模模模模糊糊糊糊弹弹弹弹性性性性配配配配准准准准相相相相似似似似性性性性测测测测度度度度方方方方法法法法正正正正在在在在研研研研究中究中究中究中 (2)(2)(2)(2)我我我我们们们们提提提提出出出出的的的的医医医医学学学学图图图图像像像像刚刚刚刚性性性性配配配配准准准准的的的的模模模模糊糊糊糊相相相相似似似似性性性性测测测测度度度度函函函函数数数数(FS
14、FSFSFS),稳稳稳稳健健健健性性性性与与与与计计计计算算算算精精精精度度度度明明明明显显显显优优优优于于于于当当当当前前前前同同同同类类类类研研研研究究究究(MIMIMIMI),配配配配准准准准精度提高精度提高精度提高精度提高2 2 2 2倍。倍。倍。倍。第18页,共44页,编辑于2022年,星期五 实实实实验验验验采采采采用用用用美美美美国国国国VanderbiltVanderbilt大大大大学学学学Retrospective Retrospective Registration Registration Evaluation Evaluation ProjectProject(RREP
15、RREP)项项项项目目目目组组组组提提提提供供供供的的的的国国国国际际际际通通通通用用用用刚刚刚刚性性性性配配配配准准准准图图图图像像像像数数数数据据据据,评评评评估估估估方方方方式式式式采采采采用用用用配配配配准准准准获获获获得得得得的的的的结结结结果果果果与与与与项项项项目目目目组组组组已已已已有有有有的金标准进行比较。的金标准进行比较。的金标准进行比较。的金标准进行比较。第19页,共44页,编辑于2022年,星期五基于模糊边缘场的基于模糊边缘场的CT与与MR刚性配准刚性配准第20页,共44页,编辑于2022年,星期五FS与与MI配准方法的误配率比较配准方法的误配率比较方法方法CT-MRP
16、ET-MRMI20%44%FS5%22%第21页,共44页,编辑于2022年,星期五4、目标分割、目标分割医医医医学学学学图图图图像像像像目目目目标标标标分分分分割割割割也也也也是是是是当当当当前前前前国国国国际际际际研研研研究究究究热热热热点点点点,是是是是精精精精确量化诊断的重要依据。确量化诊断的重要依据。确量化诊断的重要依据。确量化诊断的重要依据。主要问题主要问题分分分分割割割割精精精精度度度度不不不不高高高高,灰灰灰灰度度度度归归归归类类类类算算算算法法法法没没没没有有有有考考考考虑虑虑虑空空空空间间间间特特特特性。性。性。性。相应对策相应对策要提出模糊随机分割模型,以提高分割的效果。
17、要提出模糊随机分割模型,以提高分割的效果。要提出模糊随机分割模型,以提高分割的效果。要提出模糊随机分割模型,以提高分割的效果。第22页,共44页,编辑于2022年,星期五工作基础工作基础我我我我们们们们提提提提出出出出的的的的广广广广义义义义模模模模糊糊糊糊GibbsGibbsGibbsGibbs分分分分割割割割算算算算法法法法(FGSFGSFGSFGS)可可可可自自自自动动动动获获获获取取取取最最最最优优优优分分分分割割割割效效效效果果果果,且且且且算算算算法法法法稳稳稳稳健健健健性性性性优优优优于于于于国国国国外外外外同同同同类类类类算算算算法(法(法(法(MLMLMLML与与与与CGSC
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