基于配准的肺4D-CT图像超分辨率重建-论文.pdf

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1、第2期电子学报Vo1．43No．22015年2月ACrAELECrR0NICAslNICAFeb．2Ol5基于配准的肺4D—CT图像超分辨率重建吴秀秀，肖珊，张煜(南方医科大学生物医学工程学院，广东广州，510515)摘要：肺4D—CI1数据在肺癌治疗中有重要意义．但肺4D-CT数据纵向(Z方向)分辨率低，为显示正确比例图像需进行插值运算，由此带来图像的模糊．本文提出了一种基于ActiveDemons配准的超分辨率重建技术来提高肺4I)_Cr图像分辨率．我们将不同相位同一位置的低分辨率图像视为不同“帧”图像．首先

2、采用ActiveDemons配准方法得到不同“帧”图像之间的运动估计；而后采用凸集投影(ProjectionOntoConvexSet，POCS)超分辨率算法重建高分辨率肺图像．实验结果表明，与三次样条插值和反投影方法相比较，我们的方法能得到更清晰的肺图像，明显增强图像结构．关键词：肺4D．CI’数据；超分辨率重建；ActiveDemons配准；pectionontoconvexset(P0ICs)算法中图分类号：Tit／51文献标识码：A文章编号：0372．2112(2015)02．0383—04电子学报URL

3、．http：／／www．ejourna1．org．cnI)OI：10．3969／j．issn．0372-2112．2015．02．027RegistrationBasedSuper_ResOlutjOnReconstructionforLung4D-CTImageWUXiU-xiu，XIAOShan，ZI-L4NGYu(SchoolofBiomedical咄，SouthernMedicalUniversity，Guangzhou，Guangdong510515，Ch／na)Abstra~：Lung4D-CTpla

4、ysanimportantroleinlungcancerradiotherapy．However，duetothegreatinter-slice‘thickness，thefuzzyimageswilbeinducedbecauseofinterpolationoperationduringthemuld-planeaisp~．Inthispaper，wetakethelow-resolutionimagesofdiferentphasesinthecorrespondingpositionasdiffere

5、nt“flame”images，andproposearegislrationbasedSU—per-resolutionreconstructionmethodtoimprovetheresolutionoflung4D-CTimages．First，weemploytheActiveDenlonsregistra—liontoestimatethemotionfieldbetweendiferent“flames”．Then，theprojectionontoconvexset(Pots)approachis

6、employedtoreconstructionhigh-resolutionlungimages．TheexperimentalresultsshowthatourmethodCallgetmoteclearlungimagesandsig—nificantlyenhanceimagestnlcture，comparedwiththecubicsplineinterpolationandbackprojectionmethod．Keywords：lung4D-CTdata；super-resolutionrec

7、onstmction；ActiveDemonsregisnation；POCSalgorithm轴方向)的采样来减少4D．CT扫描时间以求降低辐射1引言量，从而导致肺4D．CT图像层间分辨率远低于层内分辨肺癌是对人群健康和生命威胁最大的恶性肿瘤之率．这使得对数据进行多平面观察(冠矢状面等)时，需一．在肺癌的治疗中，放射治疗是一种有效手段．肺自由进行插值运算以获得正确的显示，这一操作易导致图像呼吸三维计算机断层摄影(rIhTeeDimensionalComputed的模糊．Tomography，3D．CT)图像能够

8、指导放射治疗计划，但是由本文的主要目的是提高肺4D—CT数据多平面显示于缺少呼吸运动信息，这会导致治疗过程中肿瘤靶区过图像的质量．肺4D．CT数据提供随呼吸运动变化的肺部剂量或欠剂量、或使正常组织受到不必要的照射_1J．低分辨率图像序列，故多平面问不同相位对应图像可以四维计算机断层摄影(FourDimensionalComputedTo．认为是一系列低分辨率图像“帧”，这