张 冉，王 雷，夏 威，高 欣

（1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033；2.中国科学院苏州生物医学工程技术研究所医学影像室，江苏苏州215163；3.中国科学院大学，北京100049）

2D／3D图像配准中的相似性测度和优化算法

张 冉1，2，3，王 雷1，2，3，夏 威1，2，3，高 欣2

（1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033；2.中国科学院苏州生物医学工程技术研究所医学影像室，江苏苏州215163；3.中国科学院大学，北京100049）

在手术引导治疗中，2D／3D图像配准能辅助医生准确定位病人病灶，而准确的配准涉及相似性测度和优化算法等众多方面。为了研究相似性测度和优化算法对2D／3D图像刚性配准的影响，本文结合6种相似性测度和4种优化方法在配准“金标准”数据上进行了2D／3D图像配准实验，并从配准成功率、平均迭代次数和平均配准时间三个方面对配准结果进行了对比研究。实验结果表明，以模式强度为相似性测度，用Powell方法进行优化搜索是最佳配准组合。并且，在不改变相似性测度条件下，Powell方法是所用优化方法中配准效果最好的优化方法。

2D／3D图像配准；刚性配准；相似性测度；优化方法；配准评估

1 引 言

在手术引导治疗中，2D／3D图像配准在辅助医生准确定位病人病灶上是一种重要技术［1－3］，被广泛的应用在图像引导的微创手术、放射治疗的计划制定、术后治疗的效果检验等介入手术方面。2D／3D图像配准的引入可降低上述医疗技术的实现难度，减少介入性治疗的创伤并提高手术精度。为了实现准确配准，科研工作者提出了大量的配准算法，基本可以分为基于特征［4－5］、基于灰度［4－7］和基于梯度［3］三类方法。……