双重字典学习与自适应PCNN相结合的医学图像融合

作者：王丽芳; 窦杰亮^*; 秦品乐; 蔺素珍; 高媛; 张程程

来源：中国图象图形学报, 2019, 24(09): 1588-1603.

• 医学图像融合
• 双重字典学习
• 卷积稀疏
• 卷积低秩
• 脉冲耦合神经网络

目的针对基于稀疏编码的医学图像融合方法存在的细节保存能力不足的问题,提出了一种基于卷积稀疏表示双重字典学习与自适应脉冲耦合神经网络(PCNN)的多模态医学图像融合方法。方法首先通过已配准的训练图像去学习卷积稀疏与卷积低秩子字典,在两个字典下使用交替方向乘子法(ADMM)求得其卷积稀疏表示系数与卷积低秩表示系数,通过与对应的字典重构得到卷积稀疏与卷积低秩分量;然后利用改进的的拉普拉斯能量和(NSML)以及空间频率和(NMSF)去激励PCNN分别对卷积稀疏与卷积低秩分量进行融合;最后将融合后的卷积稀疏与卷积低秩分量进行组合得到最终的融合图像。结果对灰度图像与彩色图像进行实验仿真并与其他融合方法进行比较,实验结果表明,所提出的融合方法在客观评估和视觉质量方面明显优于对比的6种方法,在4种指标上都有最优的表现;与6种多模态图像融合方法相比,3组实验平均标准差分别提高了7%、10%、5. 2%;平均互信息分别提高了33. 4%、10. 9%、11. 3%;平均空间频率分别提高了8. 2%、9. 6%、5. 6%;平均边缘评价因子分别提高了16. 9%、20. 7%、21. 6%。结论与其他稀疏表示方法相比,有效提高了多模态医学图像融合的质量,更好地保留了源图像的细节信息,使融合图像的信息更加丰富,符合人眼的视觉特性,有效地辅助医生进行疾病诊断。

• 单位
  中北大学