基于提升小波变换与自适应PCNN的医学图像融合技术

简介：
本研究提出了一种结合提升小波变换和自适应脉冲耦合神经网络（PCNN）的新型医学图像融合方法，旨在增强图像细节及对比度，提高诊断准确性。 为了更好地满足临床辅助诊断与治疗的需求，提出了一种基于改进小波变换的CT与MRI图像融合方法，并使用脉冲耦合神经网络（PCNN）进行规则设定。通过应用简化版的PCNN模型将图像逐行变化中的梯度能量作为链接强度，使PCNN能够根据渐变能量的变化来自适应调整链接强度大小，并依据点火次数确定高频子带的融合系数。实验结果表明，该方法相较于传统方式具有更优性能，增加了融合后的边缘和细节信息量，从而取得了更好的图像质量。 ### 基于提升小波变换及自适应PCNN的医学影像融合技术 #### 概述 医学影像融合是指将不同成像模式下获取到同一解剖部位的不同图像整合为一张综合图的过程。这样做的目的是为了增强诊断信息，提高临床判断的价值。本段落介绍了一种基于提升小波变换（Lifting Wavelet Transform, LWT）和自适应脉冲耦合神经网络（Pulse Coupled Neural Network, PCNN）的医学影像融合方法。该技术旨在通过整合CT与MRI图像来提供更丰富的细节信息，从而支持更为准确的临床诊断及治疗决策。 #### 提升小波变换 提升小波变换是一种高效的多分辨率分析工具，在图像处理中应用广泛。它通过对原始信号进行逐级分解以得到不同频率子带表示，实现对信号或影像的多尺度解析。LWT因其快速计算特性而特别适合于实时任务中的使用。 在本研究里，利用LWT将CT与MRI影像分别拆分为低频和高频子带。其中，低频子带包含基本结构信息；高频子带则保留了细节及边缘特征。对于前者采用基于能量的融合规则以保持整体结构不变；而对于后者，则引入自适应PCNN进行处理。 #### 脉冲耦合神经网络 脉冲耦合神经网络是一种模仿生物视觉系统中视网膜功能的人工智能模型，能够在图像识别任务上有效模拟其动态特性。在医疗影像领域，它能够用于检测特征如边缘和纹理等关键结构。 本研究采用PCNN简化版将梯度能量作为链接强度，并根据像素点间的相似性自适应调整这些值以确定高频子带的融合系数。这种方法有助于更精细地控制整个过程，确保最终结果包含更多的细节信息。 #### 实验验证 为了证明该方法的有效性，进行了多组实验并分析了其性能表现。结果显示，在与传统技术对比的情况下，本研究所提方案能够显著提高图像质量：不仅保持源影像的关键结构特征外还增强了边缘及纹理等重要细节的表现力，这对临床医生来说至关重要因为它有助于更准确地识别病灶区域从而提升诊断准确性。 此外实验表明该方法在计算效率方面也具有明显优势。由于LWT的高效性和PCNN自适应特性，整个融合过程能在较短时间内完成，使其非常适合应用于实际场景中的实时处理任务中。 #### 结论 基于提升小波变换及自适应脉冲耦合神经网络的医学影像融合技术为改善CT与MRI图像的质量提供了一条有效路径。该方法不仅能够保留基础结构信息还能增强细节特性从而提高诊断价值。未来研究可以进一步探索此方案在其他类型医疗影像中的应用潜力，并考虑如何改进算法以提升其复杂环境下的鲁棒性和处理效率。