Нелінійна реєстрація медичних зображень з неповною інформацією

O. V. Museyko, G. Leugering, P. Hastreiter

Анотація


На прикладі медичної задачі порівняння зображень, отриманих до і після хірургічної операції, розглянуто задачу нелінійної реєстрації зображень, які не мають повної відповідності одне до одного через відсутність або втрату деяких структур в одному з них. Запропоновано варіаційну задачу, яка моделює процес одночасного відтворення відповідного розташування відсутніх даних у повному зображенні та відображення одного зображення на інше з урахуванням цієї відповідності. Отримана модель є варіантом задачі із вільною множиною розривності Мамфорда-Шаха для сегментації зображень, причому невідома множина, вздовж якої розв'язок втрачає неперервність, тлумачиться як межа області відсутніх даних. Таким чином, типова для цього класу задач попередня сегментація повного зображення не є необхідною для отриманої моделі. Чисельний розв'язок варіаційної задачі виконано за допомогою переходу до апроксимативної задачі типу Амбросіо-Тортореллі. Ефективність запропонованого підходу перевірено на двовимірних зображеннях.

Ключові слова


Non-rigid registration; incomplete information; Mumford-Shah segmentation; free-discontinuity problem

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Modertsitzki, J.: Numerical Methods for Image Registration. Oxford University Press, Oxford (2004)

Hajnal, J.V., Hill, D.L., Hawkes, D.J., eds.: Medical Image Registration. Biomedical Engineering. CRC (2001)

Ding, S., Miga, M., Thompson, R., Dumpuri, P., Cao, A., Dawant, В.: Estimation of intra-operative brain shift using a tracked laser range scanner. In: Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc 2007. (2007) 848-51

Hastreiter, P., Rezk-Salama, G, Soza, G., Bauer, M., Greiner, G., Fahlbusch, R., Ganslandt, O., Nimsky, C: Strategies for brain shift evaluation. Medical Image Analysis 8(4) (2004) 447-64

Dumpuri, P., Thompson, R., Dawanta, В., Cao, A., Miga, M.: An atlas-based method to compensate for brain shift: Preliminary results. Medical Image Analysis 11(2) (2007) 128-45

Durrleman, S., Pennec, X., Trouve, A., Ayache, N.: Measuring Brain Variability Via Sulcal Lines Registration: A Diffeomorphic Approach. In: MICCAI. (2007) 675-682

Eckstein, I., Joshi, A., Kuo, C, Leahy, R., Desbrun, M.: Generalized Surface Flows for Deformable Registration and Cortical Matching. In: MICCAI. (2007) 692-700

Modersitzki, J., Wirtz, S.: Combining Homogenization and Registration. In: Workshop Biomed Img Reg (WBIR). Volume 4057 of LNCS., Springer (2006) 257-63

Yeo, В., Sabuncu, M., Desikan, R., Fischl, В., Golland, P.: Effects of Registration Regularization and Atlas Sharpness on Segmentation Accuracy. In: MICCAI. (2007) 683-691

Haber, E., Modersitzki, J.: Intensity gradient based registration and fusion of multi-modal images. Methods Inf Med 46(3) (2007) 292-299

Liao, S., Chung, A.: Multi-modal image registration using the generalized survival exponential entropy. In: MICCAI. (2006) 964-971

Pock, Т., Urschler, M., Zach, C, Beichel, R., Bischof, H.: A Duality Based Algorithm for TV-L1-Optical-Flow Image Registration. In: MICCAI. (2007) 511-518

Vercauteren, Т., Pennec, X., Perchant, A., Ayache, N.: Non-parametric Diffeomor-phic Image Registration with the Demons Algorithm. In: MICCAI. (2007) 319-326

Subasic, M., Loncaric, S., Schulder, M.: Modeling of intraoperative brain shift for registration. In Adlassnig, K.P., Bracale, M., eds.: Proc BIOMED 2005. Volume 458.. Insbruck, Austria (2005) 7-10

Henn, S., Homke, L., Witsch, K.: Lesion preserving image registration with application to human brains. In: Pattern Recognition. Volume 3175 of LNCS. Springer, Berlin Heidelberg (2004) 496-503

Ding, S., Miga, M., Noble, J., Cao, A., Dumpuri, P., Thompson, R., Dawant, В.: Semiautomatic registration of pre- and postbrain tumor resection laser range data: Method and validation. Biomedical Engineering, IEEE Transactions on 56(3) (march 2009) 770 -780

Unal, G., Slabaugh, G.: Coupled pdes for non-rigid registration and segmentation. Computer Vision and Pattern Recognition, IEEE Computer Society Conference on 1 (2005)168-175

Stefanescu, R., Commowick, O., Malandain, G., Bondiau, P.Y., Ayache, N., Pennec, X.: Non-rigid atlas to subject registration with pathologies for conformal brain radiotherapy. In: MICCAI. (2004) 704-711

Cuadra, M.B., Polio, G, Bardera, A., Cuisenaire, O., Villemure, J.G., Thiran, J.P.: Atlas-based segmentation of pathological mr brain images using a model of lesion growth. IEEE Trans. Med. Imaging 23(10) (2004) 1301-1314

Dawant, B.M., Hartmann, S.L., Pan, S., Gadamsetty, S.: Brain atlas deformation in the presence of small and large space-occupying tumors. Computer Aided Surgery 1(7) (2002) 1-10

Braides, A.: Approximation of free-discontinuity problems. Springer-Verlag, Berlin (1998)

Ambrosio, L., Fusco, N., Pallala, D.: Functions of bounded variation and free-discontinuity problems. Oxford University Press, Oxford (2000)

Mumford, D., Shah, J.: Optimal approximation by piecewise smooth functions and associated variational problems. Comm. Pure Appl. Math. 42 (1989) 577-685

Bourdin, В.: Image segmentation with a finite element method. Mathematical modelling and numerical analysis 33(2) (1999) 229-244




DOI: http://dx.doi.org/10.15421/141002

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.



Індексування журналу

Журнал розміщено у наукометричних базах, репозитаріях та пошукових системах:

                 


Адреса редколегії: 49050, Україна, Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара, вул. Козакова 18, корп. 14, механіко-математичний факультет, д-р фіз.-мат. наук, проф. Когут П.І. 

email: p.kogut@i.ua

www.dnu.dp.ua


Free counters! 

Лицензия Creative Commons
Це видання має доступ за ліцензією Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.


Open Science in Ukraine - website development