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基于FEM方法的医学图像配准的预测矫正系统

[电力机车论文]    摘　要：为了对非刚体医学图像进行配准，设计了一种基于有限单元方法的非刚体配准算法。但由于配准过程只用到了单元节点的局部图像信息，所以算法本身对比较大的形变不敏感。因此，采用一种基于黏滞流体模型的变形方法作为预测矫正系统。   
    关键词：非刚体；医学图像；配准；有限单元模型；黏滞流体模型
    传统的刚体配准方法已经在图像配准领域进入工程应用的阶段，但刚体配准方法有一些固有的缺陷，对于非刚体的形变不能很好反映，而人体组织器官均为非刚体，在医学图像处理领域，非刚体的配准方法是一个具备研究价值的领域。在单纯基于图像信息的非刚体配准方法以外，基于物理模型的配准方法近年来是研究热点。有限单元方法是比较常见的非刚体配准手段之一，但是有限单元方法为了保证配准的精度，通常将单元切分较细，而且在图像处理中一般都采用对本地结构进行计算的方法。因此，对于大形变以及刚体位移较大的情况效果不太理想，需要一些前处理手段来尽量减小此方面对结果求解精度的影响。1　FEM方法求解图像配准问题的原理　　有限单元法求解图像配准问题的基本思路就是根据图像能量的泛函表达，利用变分原理为基础，以及吸收差分格式的思想把高自由度的待定函数归结为求解有限自由度方程的问题。我们在实际工作中采用如下的图像能量表达形式：　　其中ε、σ分别是应变的应力，Ω是积分区域，x适量是一个空间适量，而u适量是一个位移，I1和I2分别是两幅图像，E是总的能量。△I1是原始图像的梯度。（I1－I2）2代表了刚体位移，而2（I1－I2）△I1u代表了弹性形变部分的能量。由于二维图像不一定能够满足C1连续条件，所以可以把二次项忽略。并且根据有限单元理论可以得到最终求解公式，具体推导过程可以参见文献［1］。注意这个公式推导的过程依据了单元节点能量最小原则，把总的单元能量对节点位移求偏导数……

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投稿人：jff4

最后编辑：佚名

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