第3卷第6期 智能系统学报 Vol.3 No.6 2008年12月 CAAI Transactions on Intelligent Systems Dec.2008 基于灰度互信息和梯度相似性的 医学图像配准及其加速处理 陈伟卿，李冠华1，欧宗瑛，韩军2 (1.大连理工大学CAD&CG研究所，过宁大连116024；2.大连现代高技术公司，过宁大连116021) 摘要：研究基于归一化互信息的医学图像刚性配准算法，提出改进配准速度和改善配准精度的相应措施.配准处 理包含3项主要计算处理，即空间变换、互信息计算以及优化搜索.针对不同计算处理分别研究了相应加速策略，提 高其计算速度，实现三维体数据的快速配准.并且，针对传统基于互信息测度配准方法未利用图像灰度空间分布信 息，提出将灰度变化梯度相似性与互信息相结合的配准方法，从而进一步提高了配准算法的精度和鲁棒性.实验结 果表明了算法的有效性。 关键词：医学图像配准；互信息：加速方法；梯度相似性 中图分类号：TP791.4文献标识码：A文章编号：1673-4785(2008)06049806 Medical image registration based on grey mutual information and gradient similarity with an accelerated processing method CHEN Wei-qing,LI Guan-hua',OU Zong-ying',HAN Jun2 (1.CAD CG Lab.,Dalian University of Technology,Dalian 116024,China;2.Dalian Modern High-Tech Development Co.,Ltd., Dalian 116021,China) Abstract:This paper presents new methods that have been developed for rigid registration of medical images.These methods are based on normalized mutual information and improve registration speed and precision.The whole regis- tration process includes three main steps:space transformation,mutual information calculation,and optimal search.Some acceleration strategies for fast registration of 3D volume data were investigated.Conventional registra- tion approaches,based on mutual information,neglect the spatial distribution information of images.In view of this drawback,a new method was developed,combining data based on gradient similarity and mutual information.This improves the precision and robustness of the registration algorithm.Experimental results proved the validity of the proposed methods. Keywords:medical image registration;mutual information;acceleration solutions;gradient similarity 各种医学影像设备如计算机断层成像(compu-图像的对应点位置一致，以使两者融合后能够准确 ted tomography,CT)、核磁共振成像(magnetic reso- 地表达相应组织结构.因此，高效、高质量的配准处 nance imaging,MRI)等已在临床治疗中得到广泛应 理是现代医疗图像处理系统的一个重要组成部分. 用，它们依据不同成像原理所提供的图像信息具有 近年来，基于互信息(mutual information,MI)的 互补性，通过信息融合可为临床诊断和治疗带来更 配准方法由于不需要待配准图像的其他有关先验知 加丰富的解剖和功能信息.但在实际应用中遇到的 识，无需人工干预，而且适合多模态医学图像配准， 一个重要问题是多模态医学图像之间的配准问题， 算法具有鲁棒性好、配准精度高等优点，因此得到了 也即是如何通过空间变换使两幅不同成像原理所得 广泛重视.基于互信息的配准方法最早由Wlls 收稿日期：2008-07-02. 等11和Maes等21分别提出，随后得到了广大学者 基金项目：国家863计划资助项目(863-306-ZD13-03-6). 的研究改进，其中Studholme等31提出以归一化互 通信作者：陈伟卿.E-mail:cwqcpx_chen@163.com 信息值作为配准相似度准则，使得配准算法更加具