基于互信息的医学 图像配 准实验

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1、J~lO医mecln学杂志．2⋯003⋯l2o⋯(3)476~478基于互信息的医学图像配准实验高智勇顾滨林家瑞(华中科技大学生物医学工程研究所，武汉430074)擒要基于互信息的配准方法，包括互信息和归一化互信息方法，是目前医学图像配准中无创、自动且精度很高的一种方法，已经被广泛应用．但是在其目标函数中存在着一定程度的幅值振荡现象，特别是在单模态图像配准中．我们研究发现，产生这种振荡的原因除了插值赝像外，还有由配准过程中图像重叠部分发生变化而引起的熵的变化不确定性．由插值赝像所带来的振荡基本上可以被消除掉I由熵的变化不确定性所带来的振荡很难被消除，但是这种振

2、荡作用在归一化互信息中影响不大。归一化互信息比互信息具有更高的稳健性，适合于更广的应用范围。关键词医学图像配准互信息归一化互信息插值赝像熵ImplementationofMutualInformationBasedMedicalImageRegistrationMethodsGaoZhiyongGuBinLinJiarui(Instit~BiomedicalEngineering，HuazhongUniversityScienceandTechnotogy。Wuhan430074)Al~traetImageregistrationmethodsbasedonm

3、utualinformation，includingmutualinformationandnormal—izedmutualirdormation。havebeenacceptedasthemostaccurateandefficientmethods．Buttherearemanyfluctu—ationsintheregistrationfunctionsthathindertheoptimizationprocedureandleadtoregistrationfailureinin-tramodalregistration．Wefoundthatbe

4、sidestheinterpolationartifacts，theuncertaintyofthechangingofentropywiththechangingofoverlapalsocontributestothefluctuations．Theeffectofinterpolationartifactscanbeelimi—nated，butitisdificulttoeliminatetheeffectofuncertaintyofentropy．Luckily。thiseffectisnotsignificantinnormalizedmutua

5、linformation．NormalizedmutualirformationiSmorestableandrobustthanstandardmutualin—formationanditsbetterperformanceandwiderapplicationcanbeexpected．KeywordsMedicalimageregistrationMutualinformationNormalizedmutualinformationInter—polationartifactEntropy在最近的研究报告中[4叫]，互信息配准方法的1引言稳健性却不太

6、令人满意。因为在互信息配准函数中医学图像配准是指将一副图像中的XIANG像存在着较多的波浪形振荡，从而会导致最优化的失素点进行坐标变换而映射到另外一副图像中，从而败，引起误配准。Pluim等]研究了多模态配准中的使得两幅图像中的相关像素点在空间位置上达到一这种振荡，并将其归结为插值赝像，而且对于互信息致的一种医学图像处理方法。医学图像配准技术是和归一化互信息，其结果基本一致。但是他们没有给目前医学图像处理中的研究热点，对于临床诊断和出单模态配准的结果，而这种振荡在单模态图像配治疗有重要意义。医学图像配准主要有两大类方法，准中更加严重。此外，插值赝像所带来的振荡

7、在互信基于灰度的方法和基于特征的方法n]。基于灰度的息和归一化互信息中的表现实际上也有一定的区配准方法直接利用图像的灰度数据进行配准，从而别。Studholme等比较了归一化互信息和互信息之避免了因分割而带来的误差，因而具有精度较高、鲁间的差别，但是他们没有考虑插值的影响，而且只给棒性强、不需要预处理而能实现自动配准的特点。在出了一个粗略的推导而没有给出详细的说明[5]。基于灰度的配准方法中，基于互信息的方法包括互本文详细研究了互信息和归一化互信息中的这信息和归一化互信息方法已经被广泛使用并具有最种振荡现象，分析了这种现象产生的原因，比较了互高的精度J。信息和

8、归一化互信息方法的配准结果，并就其解决