图像配准算法及其在功能磁共振图像预处理中的研究

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1、分类号TP391密级公开单位代号10256学号14104005硕士学位论文DissertationforMaster’sDegree图像配准算法及其在功能磁共振图像预处理中的研究学位申请人：戴和谱指导教师：刘刚教授学科专业：电气工程电机与电器学位类别：工学硕士所属院系：自动化工程学院2017年5月分类号TP391密级公开单位代号10256学号14104005上海电力学院硕士学位论文图像配准算法及其在功能磁共振图像预处理中的研究学位申请人：戴和谱指导教师：刘刚教授学科专业：电气工程电机与电器学位类别：工学硕

2、士论文定稿日期：2017年5月上海电力学院学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日上海电力学院学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电

3、子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海电力学院可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘要图像配准算法及其在功能磁共振图像预处理中的研究摘要近年来随着医学影像技术的迅速发展，在磁共振成像技术基础上发展起来的功能磁共振成像（functionalMagneticResonanceImaging，fMR

4、I）技术，由于其能够无创伤性地对脑功能进行准确的定位，并且具有较好的可重复性和可行性，因此得到广泛的关注和研究。然而，在这一类研究中由于成像设备、个体差异及头动的影响，使得采集的fMRI图像不能直接进行处理分析，必须先进行一系列预处理操作来消除这些因素的影响。其中，图像配准是较为关键的一步，其结果的好坏直接关系到最终脑功能定位的准确性。此外，在对fMRI数据建模分析时，模型的回归量之间往往存在一定的共线性，导致得到不准确甚至错误的统计结果。因此，正确对fMRI数据进行处理和分析是实现脑功能准确定位的基础和

5、前提。本文以fMRI图像为研究对象，对fMRI数据处理和分析过程中存在的问题进行了深入的探讨和研究。通过揭示脑认知活动的深层机制，对许多重大脑疾病的诊断、治疗以及相关病理学、药理学研究都具有重要意义。本文的主要研究工作如下：首先，介绍了图像配准算法的基本概念和框架，从几何变换、特征空间、相似性测度以及搜索策略四个组成部分对配准过程展开阐述，并以实际的fMRI数据为例，利用SPM软件包对fMRI数据的一般处理过程和统计分析过程作了详细的阐述；其次，考虑到fMRI数据采集过程中被试头动的影响，提出了一种基于互

6、信息的功能磁共振图像配准方法，并应用主轴法和多分辨率策略来提高配准的速度和精度；最后，针对fMRI数据分析过程中一般线性模型回归量之间存在的共线性问题，提出了一种正交化方法。通过将相关的两个回归量正交分解为两个独立的量，以此来消除其中一个回归量对另一个回归量在结果变量中的影响，从而得到更加准确的结果。关键词：功能磁共振成像，图像配准，共线性，正交化IABSTRACTIMAGEREGISTRATIONALGORITHMANDITSAPPLICATIONINFMRIPREPROCESSINGABSTRACTR

7、ecentlywiththerapiddevelopmentofmedicalimagingtechnology,afunctionalmagneticresonanceimaging(fMRI)technologydevelopsonthebasisofthemagneticresonanceimaging.Duetoitsnon-invasive,accuratelocationofbrainfunction,andgoodrepeatabilityandfeasibility,ithasbeenwi

8、delyconcernedandstudied.However,consideringtheinfluenceofimagingequipment,individualdifferencesandheadmovementinthistypeofstudy,thecollectedfMRIimagescannotbedirectlyprocessedandanalyzed.Aseriesofpreprocessingoperat