融合全局图像信息的局部灰度拟合模型

[目的]研究提高基于局部区域信息的活动轮廓模型对轮廓初始化和强噪声的鲁棒性.[方法]以区域可变灰度拟合模型为基础提出了一个新的结合图像全局信息的局部灰度拟合模型.新模型的能量泛函包括3项:基于图像全局和局部信息的数据项、融合边缘指示函数的光滑项以及水平集函数的正则化项.通过变分法和梯度下降流方法得到水平集函数的演化方程...     

无需初始轮廓的局部图像拟合模型

[目的]基于图像局部信息的区域活动轮廓模型可以较好地分割灰度不均图像,但存在对初始轮廓的位置及大小比较敏感的缺点,而且不同初始轮廓可能会产生不同的甚至是错误的分割结果.因此,需研究避免初始轮廓的选取对图像分割结果影响的方法.[方法]受局部图像拟合模型和灰度重加权局部二值拟合模型的启发,提出一个无需初始轮廓的局部图像拟合...     

活动轮廓模型在医学图像分割的综述

医学图像分割作为图像处理领域的一个研究热点,长期受到广大科研工作者的关注。活动轮廓模型作为医学图像分割的一个重要工具,在近30年的研究中得到了长足的发展。根据活动轮廓模型的表达方式不同,将活动轮廓模型分为参数活动轮廓模型、几何活动轮廓模型;相对于参数活动轮廓模型,几何活动轮廓模型中曲线的运动过程是基于曲线的几何度量,如曲线的法线、曲率等;又由于水平集方法在几何活动轮廓模型的成功应用,使得几何活动轮廓模型在曲线的拓扑变化、数值求解等方面有不少优势。为了全面展示活动轮廓模型的发展历程及其在医学图像领域的应用,首先简述活动轮廓模型的发展历程及一些偏微分方程的基础知识;然后,详细分析几种较为经典活动轮廓模型;接着,对两种类型的活动轮廓模型进行对比分析;最后,对全文进行总结,并对活动轮廓模型的发展与未来进行展望。     

快速有效的全局和局部能量驱动的活动轮廓模型

由全局和局部拟合能量驱动的活动轮廓模型(LGIF模型)对活动轮廓的初始化和噪声不敏感,且能够分割灰度不均匀图像;但是该模型的演化方程在每次迭代中需要进行多次高斯卷积,使得分割速度非常慢;基于这一缺点提出了一个新的模型;实验表明:该模型不仅能够分割灰度不均匀图像,而且分割效率优于LGIF模型。     

基于Sobolev梯度的混合活动轮廓模型

结合CV和LBF模型,提出一种混合的活动轮廓模型,同时采用L2+Sobolev梯度实现PDE演化方程.实验结果表明,该模型能够分割背景同质目标非同质以及简单的多目标同质图像,对初始轮廓大小以及噪声不敏感.     

一种新的基于局部区域的活动轮廓模型

提出了一种新的基于曲线演化的活动轮廓图像分割模型.该模型利用局部图像统计信息来代替C-V模型中的全局灰度均值,以此可以分割灰度不均匀的图像.此外,在模型定义的能量泛函中增加了水平集正则项,以此来保证数值计算的准确性和避免对水平集函数的重新初始化.将本文提出的活动轮廓模型用于分割人工和自然图像,比较结果显示:C-V模型不能很好处理灰度不均匀图像,而本文提出的模型对灰度不均匀图像能得到满意的分割效果.     

一种改进的C-V主动轮廓模型

针对C-V(Chan-Vese)模型不能较好分割灰度不均匀图像的缺点,对C-V模型能量方程进行改进。将图像的局部灰度拟合信息融入到面积项中,使分割兼顾了图像的全局和局部信息,同时加入惩罚能量项来约束水平集函数逼近符号距离函数,避免模型重新初始化。对灰度不均匀图像分割的实验结果表明,该模型优于C-V模型。     

基于局部和全局灰度拟合的图像分割算法

针对灰度分布非均匀图像的分割,提出一种改进的基于区域的活动轮廓模型,融合了LIF（local image fitting）模型的变尺度局部拟合特点与C-V（Chan-Vese）模型的全局优化特性,不仅提高了图像的分割效率,而且增强了模型对尺度参数和初始轮廓位置的鲁棒性。在数值计算中,使用高斯滤波规则水平集函数,使其保持光滑,并避免了复杂的重新初始化过程。对大脑MR图像的实验分割显示了该模型的优点。     

结合局部与全局信息的主动轮廓模型

针对基于主动轮廓模型的图像分割,现有算法不能满足其实际应用多样性的问题,结合LBF模型和C-V模型的优点,提出一个新的结合局部与全局信息的LGIF主动轮廓模型,解决了LBF模型容易陷入局部极小值而导致错误分割的问题,也解决了C-V模型演化速度慢的问题。实验证明,新模型能分割C-V模型、CVI模型不能分割的灰度不均匀的图像,也能分割LBF模型不能分割的灰度不均匀的图像,对初始轮廓的大小和位置不敏感,具有较强的抗噪性。新模型演化速度快,耗时短,效率高,稳定性好。     

灰度不均匀图像分割

采用虚拟的符号距离函数代替真实的符号距离函数,依靠待检测目标局部灰度高斯加权均值来驱动活动轮廓的演化,提出了一种能够分割灰度不均匀图像的新颖活动轮廓模型.利用虚拟符号距离函数的梯度形成一个窄带,活动轮廓在窄带内做演化运算,其演化具有计算简单、分割效率高、抗噪性强等优点.符号距离函数重新初始化也只需要在窄带内使用高斯函数规则化后,对其取符号运算即可.符号距离函数重新初始化具有计算简单、效率高的特点.最后给出了活动轮廓在窄带内收敛的一个简单条件,能方便地判断待检测目标是否被检测出来.     

基于几何形变模型的医学图像分割研究

基于形变模型的图像分割方法通常可以分为参数型(Parametric Deformable Models)和几何型(Geometric Deformable Models)两类。提出了一种基于几何形变理论的LBF模型。针对水平集level set模型不能处理灰度不均一图像的分割问题,采用了LBF模型,并且该模型引入了一个以高斯函数为核函数的局部二值拟合能量,以获取图像的局部信息。通过理论分析与计算机仿真算例和其他算法的性能进行对比,表明改进算法LBF提高了图像分割的稳定性和精确性,具有较高的实用价值和广泛的应用背景。     

一种改进的活动轮廓的图像分割方法

对活动轮廓模型存在的问题,即活动曲线收缩范围小且无法检测图像的凹陷边界,提出了一种改进的算法．先采用GREEDY近似最优算法使活动曲线尽可能地接近图像的边界,然后在图像缓变区域取一适当的递减参数对外部能量进行放大,以使活动曲线向图像的凹陷边界移动．实验结果表明该方法是有效可行的．     

基于局部统计信息的主动轮廓模型

灰度不均普遍存在于医学图像中,为了克服灰度不均对图像分割的影响,基于图像的局部统计信息,结合偏移场校正模型,建立了高斯分布的主动轮廓模型.引入水平集函数,并根据变分法原理,实现了该算法.最后利用新算法和经典算法作对比实验,结果表明,新算法对合成图像和真实图像的分割都取得了较好的结果,具有更强的鲁棒性.     

一种改进的水平集主动轮廓模型

通过统计具有图像增强能力的局部区域信息,提出了一种改进的水平集主动轮廓模型.结合非负核函数和具有矫正图像误差特点的灰度集群思想,定义了一种新的符号压力函数(SPF),此函数能够很好处理灰度不均匀、对象边界不明确的问题.并且,引入惩罚项,确保水平集函数的适应性.真实图像和合成图像的实验结果表明,该模型收敛迅速,具有抗噪性,对分割目标图像敏感,能够处理弱边界的多目标图像.     

一种新的几何活动轮廓模型在图像分割中的应用

提出了改进的LBF模型(ILBF)及其图像分割算法.利用两种不同尺度参数的LBF模型分别描述局部和全局信息,并构造了新的能量函数.将局部熵引入到ILBF模型中,同时给出自动求取能量函数中权重参数ω的有效方法,用尺度参数σ较大的LBF模型替代LGIF模型中的C-V模型,较大σ值的LBF模型不仅具有全局特性而且具有局部特性;将进行数据处理后的局部熵引入到LGIF模型中,进而自动求取权重参数ω,克服了LGIF模型权重参数值的选取全程都需要人工参与的缺点.为了有利于计算机的自动求解和避免过多无用的循环迭代,提出了一种新的终止准则.     

实现轮廓提取的快速曲线演化方法

提出了基于曲线演化一般方程的轮廓提取方法．构造了合适的曲线演化法向分量,使曲线能快速演化到对象轮廓边界即停止演化;曲线演化偏微分方程数值实现采用迎风差分方案．试验结果表明该方法不但提取效果好,而且算法结构简单,数值迭代收敛快．