基于MDL的统计形状模型的建立及其医学图像分割的研究

摘要

随着经济水平的提高，健康已成为现代社会主题之一。医学影像技术使我们可以非侵入地观察人体内部构造和诊断治疗。而医学图像处理和分析作为信息科学技术和医学的交叉学科，将使医学向数字化、智能化、自动化方向迈进。
　　 本文针对椎间盘、椎骨和半月板这三种富于细节变化的核磁共振图像，进行统计形状建模和图像分割处理，具有较强的实用意义。主要工作和创新点如下：
　　 (1)针对统计形状建模中的点对应问题，使用基于最小描述长度的最优化方法加以解决，完成模型的自动建立。并提出使用多尺度弧长参数函数，确保粗尺度上具有最优意义的点对应，同时在精尺度上使用最简单的弧长参数函数来确定特征点，完成对感兴趣目标的快速统计形状建模。为后续图像分割或定量分析打下基础。实验对肌肉骨骼核磁共振成像中椎骨、椎间盘以及半月板等具有临床意义的结构建立了统计形状模型，验证了本文方法与手动取点相比具有客观可重复性且更加简洁，与单一尺度下的最小描述长度方法相比时间效率更高。
　　 (2)主动形状模型是一种行之有效的图像分割方法，在建立主动形状模型中关键的一点是从形状样本集中获得满足点对应关系的轮廓采样点集合。传统的手动标定这些特征点枯燥，耗时，且带有主观性。本文先使用基于最小描述长度优化的方法自动建立统计形状模型，并以得到的点分布模型为基础，快速建立灰度阶外观模型，将之用于相关医学图像的分割，并与手动建模的分割结果相比较，误差相当或有所降低。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

致谢

第一章 绪论

1.1引言

1.2研究意义和背景

1.2.1研究意义

1.2.2医学图像分割方法分析

1.2.3形变模型算法分析

1.3国内外研究概况

1.4本文主要工作和结构安排

1.4.1本文主要工作

1.4.2本文结构安排

第二章 主动形状模型的理论与方法

2.1主动形状模型简介

2.2主分量分析介绍

2.3统计形状模型

2.3.1特征点的标定

2.3.2形状对齐

2.3.3统计形状模型的建立

2.4灰度外观模型的建立

2.5本章小结

第三章 基于最小描述长度准则的统计形状建模

3.1点对应问题分析

3.2目标函数的构造

3.2.1目标函数的发展

3.2.2最小描述长度的计算

3.2.3一维高斯模型的描述长度

3.2.4 MDL目标函数

3.3弧长参数函数

3.4基于最优化的统计形状建模

3.5实验与分析

3.5.1定性分析

3.5.2定量分析

3.6本章总结与讨论

第四章 基于MDL形状模型的图像分割

4.1主动形状模型在图像中的搜索过程

4.1.1计算每个模型点隐含的位移

4.1.2计算姿态参数和形状参数的变化

4.1.3更新姿态参数和形状参数

4.2使用主动形状模型搜索目标

4.3图像分割实验及结果

4.4本章小结与分析

第五章 总结与展望

5.1本文主要工作总结

5.2对未来工作的展望

5.2.1三维统计模型中的点对应问题

5.2.2 MDL形状模型的改进和应用拓展

参考文献

攻读硕士期间发表的论文