使用3D SIFT与离散SP对称配准图像体数据

本文提出将3D局部图像特征扩展至包含对离散对称性（含空间轴反演与图像对比度反演）的不变性。定义二元特征符号 $s \in \{-1,+1\}$ 为拉普拉斯算子 $\nabla^2$ 的符号，并用以获得对图像符号反演 $s \rightarrow -s$ 与3D宇称变换 $(x,y,z)\rightarrow(-x,-y,-z)$ 即SP不变或SP对称的描述子。SP对称适用于任意标量图像场 $I: R^3 \rightarrow R^1$，将3D坐标 $(x,y,z) \in R^3$ 映射为标量强度 $I(x,y,z) \in R^1$，推广了适用于基本带电粒子的著名电荷共轭与宇称对称（CP对称）。特征朝向被建模为对应于潜在轴反射的一组离散状态，独立于图像对比度反演。两个主轴向量由图像观测导出并可能经受反射，第三轴为由右手定则定义的轴向量。以符号增补标准（位置、尺度、朝向）几何的局部特征属性，可得到对坐标反射与强度对比度反演不变的描述子。基于二元特征对应模型，特征属性作为对称核 factored in 至概率点配准。使用著名相干点漂移（CPD）算法的实验表明，SIFT-CPD核实现了人脑与胸部CT最准确快速的配准，包括不同强度对比的多种MRI模态，以及肿瘤或遮挡等局部异常变化。SIFT-CPD图像配准对输入数据的全局缩放、旋转、平移及图像强度反演均不变。