控制活动轮廓演化的快速图像分割方法

针对目前图像分割方法较难精确、 快速地实现图像分割的问题, 提出一种控制活动轮廓演化的快速图像分割方法. 首先用外部能量与内部能量加权和作为曲线能量函数, 用封闭曲线外部与内部能量建立活动轮廓波模型； 然后用最优路径移动更新曲线能量, 获取所需图像分割目标； 最后引入粒子群优化算法获取全部初始轮廓点的最优控制点, 根据最优控制点控制活动轮廓演化达到实现目标图像准确分割的目的. 实验结果表明, 该方法的图像分割精度明显高于目前典型的图像分割算法, 提高了图像分割的抗噪性能及图像分割速度.     

基于余弦拟合和变指数的p-Laplace正则化的活动轮廓模型

利用余弦拟合能量作为传统活动轮廓模型的数据拟合能量项,并结合变指数的p-Laplace方程,提出了一种新的基于区域的活动轮廓图像分割模型.该模型可以分割复杂图像,变指数的p-Laplace函数可以有效的处理有复杂拓扑变换的图像和准确的提取目标边界.试验结果表明,该模型能够快速准确地分割复杂图像,并且对噪声有一定的鲁棒性和对轮廓的初始位置不敏感.     

快速非匀质图像分割方法

针对灰度非匀质图像分割困难及效率低下的问题,提出一种基于局部区域活动轮廓模型快速分割方法.该方法结合核函数和割测度定义一个新的能量函数.一方面,在中心点被核函数掩模的局部区域内,用邻近点的加权均值拟合数据项能有效处理图像的非匀质分布.另一方面,用割测度逼近的曲线长度作为全局正则性,利于轮廓快速定位于物体边界.最后,在轮廓演化过程中,使用基于栅格图的最大流算法,避免了传统模型计算代价高昂的水平集函数.合成图像和真实图像的实验结果表明,提出的方法能有效快速地分割灰度非匀质图像中的弱边缘物体及多灰阶复杂结构物体;同时,对初始轮廓线位置和噪声具有较好的鲁棒性.     

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模型。首先，利用局部图像信息构造局部图像拟合函数，并在拟合函数中加入灰度权重；其次，通过极小化拟合图像与原图像之间的差值来构造图像的局部能量泛函；最后，运用变分法和最速下降法推导出所提模型的水平集函数演化方程。上述步骤采用有限差分方法进行数值实现。【结果】所提模型允许水平集函数常值初始化，即是无需初始轮廓，这有效避免了初始轮廓对分割结果的影响。此外，还可以保持分割的亚像素精度，能够有效分割多目标、背景复杂以及含伪影、孔洞等多类图像。【结论】实验结果表明，无需初始轮廓的分割模型完全避免了轮廓初始化带来的诸多问题，而且实现简单，分割快速。     

超声图像中颈动脉血管内外膜分割

提出了一种自动快速的基于活动轮廓模型的超声图像颈动脉血管内外膜分割方法.该方法给出一种快速有效的颈动脉内膜初始轮廓确定方法,使用改进的活动轮廓模型对内外膜进行分割,包括使用新的外部能量函数来检测内膜,以及各向异性扩散滤波(AD)后使用GVF外力场来改善外膜的检测.提出的方法在临床数据测试中得到验证,分割结果与心血管超声专家手工勾勒的结果相符合.该方法能测量内中膜沿血管轴心线方向的厚度变化曲线,为心血管疾病的诊断、治疗研究提供重要的参数和诊断参考依据.     

一种基于局部和全局拟合的混合多相水平集分割模型及算法

提出了一种混合多相分割主动轮廓模型,用于精确地分割灰度图像。针对图像去噪和细小边缘的模糊问题,提出多尺度信息增强和各向异性张量扩散结合的方法,并利用快速预分割获得初始轮廓线。在全局项中,用多种局部特征变量重构拉普拉斯能量拟合函数处理大的目标边缘;为了更好地分割拓扑结构复杂的区域,提出了一种分割深度可控的区域分割能量,并构造了计算局部自适应最佳分割阈值的深度系数。在局部项中,采用局部高斯分布拟合处理灰度不均匀区域。模型使用指数函数作为停止速度函数,并加入鲁棒性的曲线演化停止条件,提高了分割效率。新模型适用于分割灰度图中医学核磁共振图像和背景单一的自然图像,通过与最新的多相水平集模型和深度学习模型对照,结果显示新模型能更好地处理目标的拓扑结构,对边界的定位精确,分割精度更高。     

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.     

基于改进测地线轮廓模型的图像分割算法

针对测地线轮廓模型对初始轮廓的敏感度高的情况,提出一种改进的测地线轮廓模型。该模型在测地线轮廓模型的基础上,引入区域方差概念,加快了初始轮廓的演化效果;同时,在几何化模型的能量函数中加入判别函数,进一步提高了分割速度与目标背景区分度。仿真实验结果表明,改进测地轮廓模型较原模型对初始轮廓的放置有很好的鲁棒性,是一种有效的图像分割算法。     

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。     

一种全局隶属度和小波能量相结合的活动轮廓模型

计算机化X射线体层照相(computeried tomography, CT),图像中的磨玻璃型肺结节,由于其具有模糊的轮廓,且肺结节区域与其邻域的亮度值相差很小等特性,一般的图像分割算法很难对其进行精准地分割。针对该问题,提出一种全局隶属度和小波能量相结合的活动轮廓模型。首先,利用全局隶属度函数调整初始活动轮廓曲线,使之与目标边界的距离更接近,且形状更相似;同时,基于全局隶属度的边界停止函数能快速收敛于目标边界,使得预测曲线更加贴合待分割目标;其次,基于小波能量的局部活动轮廓模型数据项增强了目标与背景之间的对比度,进而能更精准地分割在低对比度和亮度非均匀场景中的目标轮廓。将该模型应用于全实质及部分实质磨玻璃型肺结节的CT图像中,实验证明了本文算法的优越性。     

基于三阶样条曲线拟合的改进Snake模型在医学超声图像分割中的应用

鉴于医学超声图像所具有的复杂性,采用基于样条曲线拟合的改进Snake模型来实现对心脏超声图像的分割.为了克服传统Snake模型对初始轮廓的依赖性,采用扇形法获得靠近目标边界的初始轮廓点,并且得到的轮廓点是有序点集.能量最小化过程运用贪婪算法来获得图像的特征边缘点,最后采用三阶样条拟合的方法来获得连续的图像边缘.实验结果表明,采用本方法可以获得连续、封闭的边缘曲线,能够较好地将目标从图像中提取出来.     

基于水平集和视觉显著性的植物病害叶片图像分割

为了提高植物病害叶片图像分割的准确性和效率,提出了一种基于水平集和视觉显著性的彩色图像分割方法.首先采用基于小波变换的显著性检测算法得到活动轮廓模型中曲线演化的初始位置,并构造一个基于显著区域的图像活动轮廓模型,再设计一个向量值图像的边界检测算子,引入到距离正则化水平集演化的改造中,以构造一个初始化轮廓更灵活,演化速度更快,目标分割更精确的新的水平集能量泛函.最后的实验对比表明,该方法具有较好的叶片病害部位分割效果.     

基于改进活动轮廓模型的超声图像分割

活动轮廓模型被广泛应用于医学图像分割之中，文中提出了一种改进的快速活动轮廓分割法。原算法在优化过程中容易缩成一点，其初始轮廓必须给定在图像边缘附近，改进的快速活动轮廓算法给出了不同于原算法的内部能量函数，并增加一自适应的约束力，扩大了算法捕捉图像特征的范围。实验结果表明：该算法快，能在更大的范围内捕捉图像特征，是一种有效的分割超声图像的算法。     

基于边缘扩散信息拟合的测地线活动轮廓模型

针对测地线活动轮廓模型对轮廓初始化敏感的问题,提出一个基于边缘扩散信息拟合的测地线活动轮廓模型.首先定义了一个与图像边缘法线方向的二阶导数相关的扩散方程,通过求解这个扩散方程获得边缘扩散信息,利用这种边缘扩散信息构建了一个新的力场;然后由该力场驱动活动轮廓演化,使活动轮廓可以从边缘的两侧向真实目标边缘逼近,最终收敛到期望的边缘.本文模型采用一种快速有效的数值方法实现,水平集函数在整个演化过程中无需重新初始化,活动轮廓演化速度得到显著提高.一系列的人工和真实图像的实验结果表明,本文模型不仅对于初始轮廓的位置选择不敏感,并且可以分割弱边界目标、具有复杂几何结构的目标和带有孔洞结构的目标,综合性能优于一些传统算法.     

参数轮廓模型的目标跟踪

为了减少背景噪声和不相干边缘的影响,提出了一种基于方向能量的边缘选择方法,根据边缘检测的结果和由前一帧跟踪结果得到的预测轮廓构造能量函数,通过最小化能量函数进行轮廓跟踪,由于能量函数包含了预测轮廓和目标边缘信息,使得在跟踪目标轮廓变化的同时,又能保持目标形状的稳定性。实验表明:提出的跟踪方法可以在复杂背景下准确跟踪目标轮廓。     

基于支持度变换的水平集人脸轮廓提取方法

提出了一种新的人脸轮廓提取方法,该方法将水平集与支持度相结合.首先将人脸图像进行支持度变换得到支持度图像,在此基础上,用支持度图像计算几何活动轮廓模型的边缘指示函数,在演化过程中先选取参数较小的边缘指示函数,使得边缘指示函数对眉毛不敏感,演化曲线过眉毛后选取参数较大的边缘指示函数,使得演化正确收敛于人脸轮廓.实验结果表明该方法的人脸轮廓提取效果较好,收敛速度快.     

使用测地线活动轮廓模型的合成孔径雷达图像分割方法

为解决经典的测地线活动轮廓(geodesic active contour, GAC)模型在合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像上不适用的问题,在原GAC模型的基础上提出一种新的分割方法。首先在ROEWA算子进行边缘检测的同时使用Frost滤波器对图像进行负指数加权,形成边滤波边检测的模式,提高了算子的边缘检测与定位能力;然后使用经验阈值对ROEWA强度进行二值化,提高了曲线演化的速度与精确度;最终使用二值化的改进后ROEWA算子替代原GAC模型中的全局梯度项作为边缘指示函数引导图像分割。实验结果表明,针对仿真SAR图像及真实河流SAR图像,分割效果与参数指标都有明显提升。     

基于局部统计特征约束的Snake模型图像分割方法

针对血管内超声(IVUS)图像边界模糊不清的问题,提出一种基于局部统计特征约束的Snake模型图像分割方法.首先利用IVUS图像的先验知识建立图像特征的统计信息,并以此信息构造变化的膨胀力,同时构造了轮廓曲线的内部平衡力,以此构造新的Snake模型,然后利用该模型进行图像分割.实验结果表明,该Snake模型对初始轮廓依赖性小,对噪声不敏感,能准确分割出具有模糊边界的目标图像.     

基于水平集分割方法的医学图像三维重建

为了提高医学图像处理对疾病辅助诊断和治疗的效果,提出一种新的基于先验形状的水平集方法,对多张脊柱CT切片进行分割,并将其分割结果进行三维重建。首先使用核主成分分析算法对训练样本进行降维,并用水平集来表达主成分作为先验形状;然后对水平集形状样本均值进行形态学处理,从而获得分割的初始轮廓;最后将初始轮廓引入RSF模型来构造新的总能量泛函,并依此对形态学预处理之后的每一张CT图像进行分割,进而根据分割结果进行三维重建。实验结果表明,新方法对多张CT切片的分割比传统分割方法具有更优的分割效果和更高的分割效率,能够精准地进行椎骨重建,指导脊椎的矫正手术。