基于血管关键点和旋转不变自相似特征的多模态眼底图像稳健配准研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61401285
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0116.图像信息处理
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Red Free (RF) / Fluorescein Angiographic (FA) image registration is a vital step in multimodal fusion based precise diagnosis and laser photocoagulation for fundus. However, there are significant nonlinear intensity difference between these two types of images, thus the traditional keypoint detection method and feature descriptor are compromised, challenging the robustness of the registration. Based on the geometric consistency of the vessel in the multimodal images, a registration method using vascular keypoints and rotation-invariant self-similarity feature is proposed in this project. The stable geometric features, such as local bending, orientation change and bifurcation of the vessel are detected as keypoints to improve the repeatability and stability. Furthermore, the self-similarity idea is introduced into the local descriptor, and the spatial search region, self-similarity measure and normalized methods are investigated to extract feature vector based on the local intensity-pattern’s repetitions, instead of directly using the image intensity. The previously proposed main orientation list is adopted to achieve distinctiveness, rotational invariance along with robustness to non-linear intensity difference for the feature vector, so as to improve the overall robustness of the registration. In this project, for multimodal fundus image registration, a rotation invariant self-similarity feature is proposed for the first time to improve the performance of image registration, promoting the appearance of new ideas for the universal scientific problem of "modal independent invariant feature extraction" in multimodal image registration.
无赤光/造影图像配准是多模融合的眼底精确诊断、光凝手术导航中的关键一环,这两类图像间存在显著的非线性灰度差异,使常规标志点检测与描述方法的性能受到制约,给配准的稳健性带来挑战。本项目根植于图像间血管的几何结构一致性,提出一种基于血管关键点和旋转不变自相似特征的配准方法,将血管的局部弯曲、方向改变、分支等稳定存在的几何关键点作为标志点,提高检测的重复性与可靠性,同时将自相似思想引入到局部特征描述中,通过研究搜索邻域、自相似度量和归一化方法,建立基于局部灰度模式重复性而非直接基于灰度的特征描述,结合申请人前期提出的主方向链表,实现特异性、旋转不变性和对非线性灰度差异鲁棒性的结合,提高配准稳健性。本项目针对多模态眼底图像,首次提出旋转不变的自相似特征描述,在助力解决眼底图像配准具体问题的同时,也将为“模态无关的不变特征提取”这一多模态图像配准面临的共性科学问题开辟新思路。

结项摘要

盲和视力损伤严重影响人民群众的身体健康和生活质量,加重了家庭和社会负担,是重大的公共卫生问题。截至2013年,我国视力残疾患者增至1300万人,年均新增45万盲人、135万低视力患者,每分钟即新增1个盲人、3个低视力患者;从导致视力残疾的因素看,白内障、青光眼、老年黄斑变性、糖尿病视网膜病变是四大致盲诱因。无赤光/造影图像配准是多模融合的眼底精确诊断、光凝手术导航中的关键一环,这两类图像间存在显著的非线性灰度差异,使常规标志点检测与描述方法的性能受到制约,给配准的稳健性带来挑战。本项目根植于图像间血管的几何结构一致性,提出一种基于血管关键点和旋转不变自相似特征的配准方法,内容包括:(1)研究几何显著的血管关键点检测方法,提高检测的重复性与可靠性。(2)建立旋转不变的自相似特征描述,实现特异性、旋转不变性和对非线性灰度差异鲁棒性的结合。(3)研究利用极大似然估计采样一致性消除误配,完成可靠的变换模型估计。(4)依据国际公认的评价标准,进行配准结果评估。本项目从深圳市南山医院采集1200幅多模态眼底影像,采用均方误差(RMSE)对配准算法进行误差分析,实验结果表明,本项目提出的基于旋转不变距离的配准方法误差在1个像素左右,匹配成功率为百分之九十以上,性能超过国内外同类方法,且配准性能不受图像旋转角度的影响。本项目针对多模态眼底图像,首次提出旋转不变的自相似特征描述,在助力解决眼底图像配准具体问题的同时,也将为“模态无关的不变特征提取”这一多模态图像配准面临的共性科学问题开辟新思路。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(7)
专利数量(6)
Metabonomics screening of serum identifies pyroglutamate as a diagnostic biomarker for nonalcoholic steatohepatitis
血清代谢组学筛查确定焦谷氨酸作为非酒精性脂肪性肝炎的诊断生物标志物
  • DOI:
    10.1016/j.cca.2017.08.022
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    CLINICA CHIMICA ACTA
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Qi Suwen;Xu Depeng;Li Qiaoliang;Xie Ni;Xia Jun;Huo Qin;Li Pu;Chen Qiwen;Huang Si
  • 通讯作者:
    Huang Si
Multispectral Image Alignment With Nonlinear Scale-Invariant Keypoint and Enhanced Local Feature Matrix
具有非线性尺度不变关键点和增强局部特征矩阵的多光谱图像对齐
  • DOI:
    10.1109/lgrs.2015.2412955
  • 发表时间:
    2015-04
  • 期刊:
    IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Qiaoliang Li;Suwen Qi;Yuanyuan Shen;Dong Ni;Huisheng Zhang;Tianfu Wang
  • 通讯作者:
    Tianfu Wang
Identifying transient patterns of in vivo muscle behaviors during isometric contraction by local polynomial regression
通过局部多项式回归识别等长收缩期间体内肌肉行为的瞬态模式
  • DOI:
    10.1016/j.bspc.2015.09.009
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Biomedical Signal Processing and Control
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Chen Xin;Wen Huiying;Li Qiaoliang;Wang Tianfu;Chen Siping;Zheng Yong-Ping;Zhang Zhiguo
  • 通讯作者:
    Zhang Zhiguo
Continuous fascicle orientation measurement of medial gastrocnemius muscle in ultrasonography using frequency domain Radon transform
使用频域 Radon 变换在超声检查中连续测量腓肠肌内侧肌束方向
  • DOI:
    10.1016/j.bspc.2015.04.016
  • 发表时间:
    2015-07
  • 期刊:
    BIOMEDICAL SIGNAL PROCESSING AND CONTROL
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Chen Xin;Li Qiaoliang;Qi Suwen;Zhang Huisheng;Chen Siping;Wang Tianfu
  • 通讯作者:
    Wang Tianfu
A Cross-Modality Learning Approach for Vessel Segmentation in Retinal Images
视网膜图像血管分割的跨模态学习方法
  • DOI:
    10.1109/tmi.2015.2457891
  • 发表时间:
    2016-01-01
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON MEDICAL IMAGING
  • 影响因子:
    10.6
  • 作者:
    Li, Qiaoliang;Feng, Bowei;Wang, Tianfu
  • 通讯作者:
    Wang, Tianfu

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其他文献

融合实时超声影像的多模态肌肉运动特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    中国生物医学工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李乔亮;易万贯;陈昕;郭燕荣;郑永平;郭静宜;张治国
  • 通讯作者:
    张治国
人工智能助力检验医学发展
  • DOI:
    10.12122/j.issn.1673-4254.2020.02.23
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    南方医科大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周泉;齐素文;肖斌;李乔亮;孙朝晖;李林海
  • 通讯作者:
    李林海
超声弹性成像声辐射力激励模块设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    邱明波;李乔亮;陈昕;易万贯;唐浒;张欣茹;陈思平;汪天富
  • 通讯作者:
    汪天富
归一化Radon变换和统计测度的超声图像肌束方向自动跟踪
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    --
  • 发表时间:
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  • 作者:
    李乔亮;李振宇;张会生;张小飞;陈昕;陈思平;汪天富
  • 通讯作者:
    汪天富
基于联合隐马尔科夫模型的SAR图像去噪方法
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    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    遥测遥控
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    倪东;李乔亮;陈昕
  • 通讯作者:
    陈昕

其他文献

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相似国自然基金

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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

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          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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