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内参标定扰动下椎骨DRR的投影域敏感性分析

图像与视频处理 2026-07-12 v1 计算机视觉与模式识别 机器学习 数值分析 计算物理
作者: Lin Li , Chaochao Zhou , Benjamin Aubert , Junlin Guo , Junchao Zhu
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摘要

精确的几何标定对于透视引导的脊柱成像、数字重建放射影像(DRR)生成以及2D-3D椎骨配准至关重要。尽管标定质量通常使用基于重建的指标(如重投影误差)进行评估,但其对投影域一致性的影响仍知之甚少。本研究提出了一个合成框架,用于评估内参标定扰动如何影响椎骨透视投影及下游配准性能。使用CT衍生的椎骨模型和受控锥束成像几何,在保持相同解剖结构和采集姿态的同时,生成具有真实和扰动内参标定参数的DRR。通过解剖标志点位移、轮廓距离、轮廓重叠、图像相似度以及基于标志点的2D-3D配准精度(在前-后(AP)和侧位(LAT)视图)来量化投影域变化。结果表明,即使微小的内参标定扰动也会导致椎骨投影几何、轮廓形态、标志点定位和DRR外观产生可测量的变化。敏感性强烈依赖于视图,LAT投影表现出比AP投影显著更大的形变和解剖位移。这些投影不一致性也会降低下游2D-3D配准的性能,尤其是旋转对齐精度。研究结果表明,投影域一致性补充了传统的基于重建的标定指标,并为评估标定鲁棒性提供了一个实用框架。该方法可能提高图像引导脊柱应用中DRR生成和透视引导椎骨配准的可靠性。

关键词

内参标定扰动 投影域敏感性分析 数字重建放射影像 2D-3D椎骨配准 锥束成像 透视引导脊柱成像

引用

@article{arxiv.2607.10551,
  title  = {Projection-Domain Sensitivity Analysis of Vertebral DRRs Under Intrinsic Calibration Perturbation},
  author = {Lin Li and Chaochao Zhou and Benjamin Aubert and Junlin Guo and Junchao Zhu},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2607.10551},
  year   = {2026}
}