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RR-3796 - Multimodal Brain Warping Using the Demons Algorithm and Adaptative Intensity Corrections

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Guimond, Alexandre - Roche, Alexis - Ayache, Nicholas - Meunier, Jean
Rapport de recherche de l'INRIA - Sophia Antipolis , Equipe : EPIDAURE
36 pages - Novembre 1999 - Document en anglais
- Les pages 21, 23, 25, 28, 29, 31 sont en couleur
Titre français : Déformation d'images cérébrales inter-modalités par algorithme des "démons" et correction d'intensité adaptative
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Abstract : This paper presents an original method for three-dimensional elastic registrat- ion of multimodal images. We propose to make use of a scheme that iterates between correcting for intensity differences between images and performing standard monomodal registration. The core of our contribution resides in providing a method that finds the transformation that maps the intensities of one image to those of another. It makes the assumption that there are at most two functional dependences between the intensities of structures present in the images to register, and relies on robust estimation techniques to evaluate these functions. We provide results showing successful registratio- n between several imaging modalities involving segmentations, T1 magnetic resonance (MR), T2 MR, proton density (PD) MR and computed tomography (CT). We also argue that our intensity modeling may be more appropriate than mutual information (MI) in the context of evaluating high-dimensional deformations, as it puts more constraints on the parameters to be estimated and thus permits a better search of the parameter space.

Résumé : Cet article décrit une nouvelle méthode pour le recalage élastique tridimensio- nnel d'images de modalités différentes. Le schéma que nous proposons alterne entre une étape de normalisation des intensités et un recalage intra-modal standard. Notre contribution principale réside dans le calcul de la transforma- tion reliant les intensités de deux images. La technique que nous proposons est fondée sur l'hypothèse qu'il existe une ou deux dépendances fonctionnelles entre les intensités des structures présentes dans les images à recaler. Des techniques d'estimation robuste sont mises en oeuvre pour évaluer ces fonctions. Nous présentons des résultats de recalage entre différentes modalités d'images médicales : des segmentations, des images par résonnance magnétique acquises selon les protocoles T1, T2, PD, et des images scanner. Nous montrons notamment que, par rapport aux méthodes de recalage fondées sur la maximisation de l'information mutuelle, celle que nous proposons contraint davantage la relation entre les intensités des images. De ce fait, elle pourrait être plus appropriée lorsqu'il s'agit d'évaluer des déformations géométriques libres.
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Key-Words : MULTIMODALITY / ELASTIC REGISTRATION / INTENSITY CORRECTION / ROBUST ESTIMATION / MEDICAL IMAGING
Mots-clés : RECALAGE INTER-MODALITES / RECALAGE ELASTIQUE / CORRECTION D'INTENSITE / ESTIMATION ROBUSTE / IMAGERIE MEDICALE
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