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## Newton Methods for Image Registration

### Newton-Methoden zur Bildregistrierung

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:20-opus-71490
• Consider the situation where two or more images are taken from the same object. After taking the first image, the object is moved or rotated so that the second recording depicts it in a different manner. Additionally, take heed of the possibility that the imaging techniques may have also been changed. One of the main problems in image processing is to determine the spatial relation between such images. The corresponding process of finding the spatial alignment is called “registration”. In this work, we study the optimization problem whichConsider the situation where two or more images are taken from the same object. After taking the first image, the object is moved or rotated so that the second recording depicts it in a different manner. Additionally, take heed of the possibility that the imaging techniques may have also been changed. One of the main problems in image processing is to determine the spatial relation between such images. The corresponding process of finding the spatial alignment is called “registration”. In this work, we study the optimization problem which corresponds to the registration task. Especially, we exploit the Lie group structure of the set of transformations to construct efficient, intrinsic algorithms. We also apply the algorithms to medical registration tasks. However, the methods developed are not restricted to the field of medical image processing. We also have a closer look at more general forms of optimization problems and show connections to related tasks.
• Wir betrachten Problemstellungen, in denen zwei Bilder von ein und demselben Objekt aufgenommen wurden. Nach der ersten Aufnahme hat sich allerdings das Objekt bewegt oder deformiert, so dass es sich in den nächsten Bildern auf eine andere Weise darstellt. Zudem kann sich die Aufnahmetechnik geändert haben. Eine der Hauptprobleme in der Bildverarbeitung ist es, die räumliche Korrespondenz zwischen solchen Bildern zu bestimmen. Die zugehörige Aufgabe, eine solche räumliche Übereinstimmung zu finden, nennt man "Registrierung". In dieser ArbeitWir betrachten Problemstellungen, in denen zwei Bilder von ein und demselben Objekt aufgenommen wurden. Nach der ersten Aufnahme hat sich allerdings das Objekt bewegt oder deformiert, so dass es sich in den nächsten Bildern auf eine andere Weise darstellt. Zudem kann sich die Aufnahmetechnik geändert haben. Eine der Hauptprobleme in der Bildverarbeitung ist es, die räumliche Korrespondenz zwischen solchen Bildern zu bestimmen. Die zugehörige Aufgabe, eine solche räumliche Übereinstimmung zu finden, nennt man "Registrierung". In dieser Arbeit untersuchen wir das mit der Registrierung verbundene Optimierungsproblem. Insbesondere nutzen wir die Lie-Gruppen-Struktur der Menge der zulässigen Transformationen aus, um effiziente, intrinsische Argorithmen zu entwickeln. Wir wenden diese dann auf Probleme der medizinischen Bildregistrierung an, jedoch sind unsere Methoden nicht auf dieses Feld beschränkt. Wir werfen auch einen genaueren Blick auf eine allgemeinere Form von Optimierungsproblemen und zeigen Verknüpfungen zu verwandten Fragestellungen auf.

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Author: Martin Schröter urn:nbn:de:bvb:20-opus-71490 Doctoral Thesis Universität Würzburg, Fakultät für Mathematik und Informatik Fakultät für Mathematik und Informatik / Institut für Mathematik 2012/06/05 English 2012 0 Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke / 00 Informatik, Wissen, Systeme / 004 Datenverarbeitung; Informatik Newton-Verfahren; Registrierung ; Stochastische Optimierung Image Registration; Newton Methods; Optimization on Lie Groups; Stochastic Algorithms 2012/06/26 Prof. Dr. Uwe Helmke Deutsches Urheberrecht