面向认知演化的少儿DTI图像处理和统计分析方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61272371
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    82.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0210.计算机图像视频处理与多媒体技术
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

It is one of the most important issues in cognitive science to study the connection between structural development and cognitive evolution of human brain. We address this issue by investigating pediatric data of diffusion tensor imaging (DTI) across ages from 1 through 16 years old. We systematically study the problems of image processing and statistical analysis aiming at building the aforementioned connection. These problems include image processing techniques, e.g., tact-based registration, tractography and Establishment of white matter atlas, as well as those for statistical analysis, e.g., group analysis, correlation analysis and causal discovery. It is expected in this project that we propose image registration algorithms capable of normalizing DTI images with significant structural differences. We are also expecting to develop efficient probabilistic tractography algorithms that are able to deal with fiber crossing, and to generate various white mater atlases using sparse labels from experienced physicists. In addition, we attempt to establish computational models for cognitive evolution directly (instead of inspired) from structural development discovered by the statistical analysis in this project. We bridge studies on cognition and computation into a unified framework where we stress on computational issues arising from image processing and statistical analysis. Studies in this project do not only provide effective and powerful tool for fundamental research on cognition, but also play an important role in non-invasive diagnosis for cognitive deficiency as well as computer vision applications in practice.
本项目针对结构发育与认知演化的关联这一认知学的热点问题,以跨年龄段少儿(1-16岁)磁共振弥散张量成像(DTI)数据为研究对象,系统研究由结构发育影像建立认知演化模型的过程中涉及的图像处理和统计分析难点问题。项目研究基于神经纤维束的图像配准、纤维跟踪、神经纤维束模板构建,以及对比组分析、相关性和因果性分析等问题。预期提出将具有显著结构差异的DTI影像归一化的图像配准算法,合理处理纤维交叉的高效纤维跟踪概率算法,以及结合少量专家标记建立分年龄段纤维束模板的方法。此外,试图运用所研究的统计分析方法发现少儿大脑结构发育变化,并由此直接建立(而非启发)认知演化计算模型。项目以图像处理和统计分析等计算问题的研究为中心,同时在项目研究框架中有机融合了认知科学和计算科学。项目的研究将为发掘结构发育与认知演化的内在联系的基础研究提供技术支撑,同时对疾病无创性诊断和计算机智能处理等应用研究也有重要意义。

结项摘要

本项目针对结构发育与认知演化的关联这一认知学的热点问题,以跨年龄段少儿(1-16 岁)磁共振弥散张量成像(DTI)数据为研究对象,系统研究由结构发育影像建立认知演化模型的过程中涉及的图像处理和统计分析难点问题。通过项目研究,提出了能够克服幼儿神经束边界不明显、噪声较多等问题的纤维束聚类算法,能够自动高效地分割出主要神经束的方法;初步构建大脑主要的18条纤维束的概率模板;提出了能够结合图像表观和形状特征的基于回归的一系列图像对齐新方法;提出针对混合数据的高效在线学习方法。最后,基于提出的图像处理新方法,获得关于幼儿神经束发育的新的统计特性。共发表SCI论文21篇,EI 17篇。特别是研究成果获得国际多媒体旗舰会议ICME2015最佳学生论文。

项目成果

期刊论文数量(25)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(0)
Cross-view action matching using a novel projective invariant on non-coplanar space-time points
在非共面时空点上使用新颖的射影不变量进行跨视图动作匹配
  • DOI:
    10.1007/s11042-015-2704-4
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Multimedia Tools and Applications
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Luo; Zhongxuan;Li; Haojie;Kang Huyan;Li; Zezhou
  • 通讯作者:
    Zezhou
A high-performance reversible data-hiding scheme for LZW codes
LZW码的高性能可逆数据隐藏方案
  • DOI:
    10.1016/j.jss.2013.06.024
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Systems and Software
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Wang; Zhi-Hui;Yang; Hai-Rui;Cheng; Ting-Fang;Chang; Chin-Chen
  • 通讯作者:
    Chin-Chen
Hierarchical projective invariant contexts for shape recognition
用于形状识别的分层投影不变上下文
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Pattern Recognition
  • 影响因子:
    8
  • 作者:
    Liu; Yu;Li; Haojie;Luo; Zhongxuan;Guo; He
  • 通讯作者:
    He
A New Cubic Nonconforming Finite Element on Rectangles
矩形上新的三次非一致有限元
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Numerical Methods for Partial Differential Equations
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Meng; Zhaoliang;Luo; Zhongxuan;Sheen; Dongwoo
  • 通讯作者:
    Dongwoo
Image morphing with conformal welding
通过保形焊接实现图像变形
  • DOI:
    10.1007/s00371-015-1188-6
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Visual Computer
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Feng; Yuyao;Chai; Zhi;Gu; Xianfeng David;Luo; Zhongxuan
  • 通讯作者:
    Zhongxuan

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其他文献

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    李豪杰

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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