BigReg：面向高分辨率 X 射线与光片荧光显微镜的高效配准流水线
计算机视觉与模式识别
2025-05-21 v2
摘要
近年来，X 射线显微镜（XRM）和光片荧光显微镜（LSFM）已成为临床前研究的关键工具，特别是在研究骨质疏松症等骨重塑疾病方面。这些模态提供微米级分辨率，它们的整合能够对骨微结构进行互补检查，这对于分析功能变化至关重要。然而，对来自这些独立扫描模态的高分辨率体数据进行配准提出了重大挑战，特别是在真实场景和无参考场景中。本文提出了 BigReg，一种专为 XRM 和 LSFM 数据大体积分准设计的快速、两阶段流水线。第一阶段提取表面特征，并应用两种连续的基于点云的方法进行粗对准。随后阶段使用改进的互相关技术细化对准，实现精确的体配准。使用专家标注的标志点和增强测试数据的评估表明，BigReg 接近基于标志点配准的精度，其标志点距离（LMD）为 8.36\,\textmu m\,\,0.12\,\textmu m，标志点拟合度（LM fitness）为 85.71\%\,\,1.02\%。此外，BigReg 可为互信息方法提供最佳初始化，否则这些方法将无法独立成功，从而进一步将 LMD 降至 7.24\,\textmu m\,\,0.11\,\textmu m，并将 LM fitness 提高至 93.90\%\,\,0.77\%。最终，关键的微结构，特别是 XRM 中的骨陷窝和 LSFM 中的骨细胞，被精确对齐，为骨质疏松症的病理学提供了前所未有的见解。
引用
@article{arxiv.2404.14807,
title = {BigReg: An Efficient Registration Pipeline for High-Resolution X-Ray and Light-Sheet Fluorescence Microscopy},
author = {Siyuan Mei and Fuxin Fan and Mareike Thies and Mingxuan Gu and Fabian Wagner and Oliver Aust and Ina Erceg and Zeynab Mirzaei and Georgiana Neag and Yipeng Sun and Yixing Huang and Andreas Maier},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.14807},
year = {2025}
}