基于MATLAB的Demons Registration医学图像配准系统

资 源 简 介

本项目实现经典的Demons Registration非刚性图像配准算法，专为医学图像设计。通过计算光流场并迭代优化变换场，可将浮动图像高精度对齐参考图像，适用于CT、MRI等医学影像处理。

详 情 说 明

基于Demons Registration算法的医学图像配准系统

项目介绍

本项目实现了经典的Demons Registration非刚性图像配准算法，专门针对医学图像的高精度非线性配准需求而设计。系统通过计算图像间的光流场，采用迭代优化策略，能够将浮动图像精确对齐到参考图像上。该算法特别适用于处理医学影像中的器官形变、组织位移等复杂非线性变换问题。

功能特性

• 高精度配准：采用Demons Registration算法核心实现，支持亚像素级配准精度
• 多分辨率优化：集成金字塔多分辨率策略，提高配准效率和鲁棒性
• 参数可调节：支持自定义迭代次数、金字塔层级、高斯平滑参数等关键参数
• 多度量评估：提供互信息、均方误差等多种配准精度量化指标
• 可视化输出：生成配准前后对比图及形变场矢量可视化结果

使用方法

基本调用

% 读取参考图像和浮动图像 referenceImage = imread('reference.png'); movingImage = imread('moving.png');

% 设置配准参数 params.iterations = 100; % 迭代次数 params.pyramidLevels = 3; % 金字塔层级 params.sigma = 1.5; % 高斯平滑标准差

% 执行配准 [registeredImage, deformationField, metrics] = main(referenceImage, movingImage, params);

输出结果

• registeredImage: 配准后的图像矩阵，与参考图像空间对齐
• deformationField: 形变场数据结构体，包含x、y方向位移场
• metrics: 配准精度评估指标，包括互信息、均方误差等参数
• 自动生成配准过程可视化图表

系统要求

• 操作系统: Windows/Linux/macOS
• MATLAB版本: R2018b或更高版本
• 必要工具箱: Image Processing Toolbox
• 内存建议: 至少4GB RAM（处理大尺寸医学图像时建议8GB以上）

文件说明

主程序文件整合了Demons配准算法的完整流程，涵盖图像预处理、多分辨率金字塔构建、形变场迭代计算、正则化处理及结果评估等核心功能。具体实现了参考图像与浮动图像的像素强度归一化、基于光流场的位移向量求解、高斯平滑正则化控制形变场平滑度、以及配准精度量化分析等关键操作步骤。