2021认证杯第二阶段 A 题 医学图像的配准 思路

Posted 2021-05-18 学长建模

2021 认证杯第二阶段 A题 赛题思路

赛题思路

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赛题

图像的配准是图像处理领域中的一个典型问题和技术难点,其目的在于
比较或融合同一对象在不同条件下获取的图像。例如为了更好地综合多种信
息来辨识不同组织或病变,医生可能使用多种仪器对患者的同一部位进行成
像。在综合多幅图像时,首先需要将它们严格对齐,使得图上同一个坐标的位
置对应的是真实对象的同一个点,这个过程称之为配准。现在的许多医学成
像技术,包括 CT、 MRI、 PET 等,最终生成的是人体的断层影像。在这里,我
们主要关心的是断层成像的配准问题。

我们考虑对一个患者的腹部进行断层成像。由于人体组织是柔软的,所以
即使使用同一台成像设备,两次成像的结果也并不完全一致。最终输出时还
会对图像进行自动放缩,所以输出图片的大小也并不完全相同。想要精确配
准,需要将其中一次的成像结果进行某种仿射变换(或非线性变换)
,以尽可能地匹配另一次的结果(或将两次结果都映射到同一个标准模板中)
。求得合适的变换就是图像配准的核心任务。

问题

第二阶段问题:

多模态的配准是指对来自不同设备的图像进行配准,例如对 CT 和 MRI 图像进行配准。有周边组织的区分不明显,所以我们可以对多种成像技术得到的图片进行融合处理,让每个像素点的成像结果表现为一个多维向量(每个分量都是一种成像技术的成像结果),这样可以更好地识别组织或病变的细节。多模态的配准则是图像融合的第一步。

现在我们有对患者同一身体部位(同一时间)的 CT、 MRI 和 PET 成像结果。但在图像融合处理时遇到了两个问题:首先,每一种成像技术对不同组织的区分能力是不同的,例如有些不同的组织在 CT 下看起来区别不大,但在MRI 下区分却十分明显;另外一些组织在 MRI 下区别不大,但在 CT 下区分却十分明显。所以对不同的成像设备而言,即使是同一个位置的成像结果,也并非完全相似,这给配准带来了难度。第二,在进行断层成像时,虽然对每个设备而言,我们能够确切地知道每个断层的位置,但不同设备扫描的断层位置并不完全相同。请你设计一个有效的方法,对这样的成像结果进行图像的融合。

思路简洁说明

有两种解决思路，空间域图像融合，与变换域融合，这题相对简单一些。

先占个位置，届时更新

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