基于ITK的水平集医学图像分割算法

根据基于水平集图像分割的原理,采用ITK中提供的医学图像分割算法,实现了对医学图像的有效分割。     

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。     

基于水平集方法的显微细胞图像分割

利用变分法推导了图像边缘检测Snake模型对应的Euler方程, 证明了水平集方法3种离散格式(向前差分、 向后差分、 中心差分)的不稳定性, 采用迎风差分格式构造水平集算法, 对显微细胞图像进行边缘检测, 实验结果表明, 该算法是稳定的和收敛的.     

基于优化水平集的细胞图像阈值分割算法

为实现对粘连细胞图像的分割,将Bayes分类器和KNN分类器引入到水平集外部速度函数的设计中,两种分类器轮流作用,无需设定阈值便能产生水平集驱动力.算法将Shi模型的双链表和C-V模型的全局分割相结合,以加快曲线演化.将目标与背景的类内平均距离引入到OTSU阈值法的阈值选择函数中,对OTSU法进行了改进.试验结果表明,相较于水平集法和阈值法,该算法对复杂粘连细胞的分割效果更好,在细胞图像分割中具备一定的有效性和可行性.     

基于图像分割的医学图像三维重建算法

针对Marching Cubes（MC）算法存在的数据复杂、分割方法单一和三维网格存储量大的问题,提出了先将图像进行中值滤波处理,进行了图像分割及三维网格模型简化,并给出了相应算法。实验证明运用本算法,三维重建速度和显示效果均有提高。     

无需重新初始化水平集的多相水平集图像分割方法

笔者提出了一种无需重新初始化水平集函数的多相变分水平集图像分割方法.根据Vese -Chan提出的多相模型的区域竞争思想,结合图像区域全局信息的能量函数作为模型的外部能量项,引入内部变形能量约束水平集函数来逼近符号距离函数,避免了重新初始化水平集函数的过程,提高了计算速度和分割效果.实验结果表明,笔者提出的模型有效地克服了传统模型需重新初始化和构造符号距离函数计算量大的缺点,而且具有全局最优分割能力和较强的抗噪性能.     

基于变分水平集理论的水下图像分割方法

为解决水下图像的分割问题,在李纯明模型(Li模型)和Chan-Vese模型(C-V模型)的基础上提出了指定目标的分割方法和多灰度目标的分割方法。对于指定灰度目标的分割方法,在C-V模型基础上加入了小范围的距离约束项,使其具有了局部性,可在多灰度目标中分割出预期目标;对于多灰度目标的分割方法,在李纯明方法的基础上加入了边缘定位函数作为其内部能量项,其对多灰度目标分割结果较好,且抗噪性较好。最后通过实验证明本文2种方法对水下多灰度目标图像的分割是有效的。     

一种基于偏压场的水平集图像快速分割算法

提出了一种基于偏压场的水平集图像快速分割算法.运用偏压场估计图像局部统计信息,结合图像的全局信息和图像边缘信息建立新的能量函数,然后将此能量函数嵌入到水平集框架中,得到最终改进的分割模型.最后对合成图像和真实图像进行分割,并与其他4种模型对比,实验结果表明,提出的模型分割精度提高了20%以上,而且分割速度提高了2~5倍.     

基于高斯矢量场的多尺度水平集图像分割算法

针对主动轮廓模型的弱边界和运算复杂度高等缺点,提出一种有效的解决算法,该算法引入高斯矢量场(GVF),扩大边界力的作用范围,同时综合区域信息,有效解决弱边界问题;并运用多尺度LevelSet方法提高算法的运算速度.实验表明,所提出算法不仅分割效果好,而且具有抗噪性能强和运算速度快的特点.     

基于核模糊聚类的变分水平集医学图像分割

针对李春明提出的"无需重新初始化的变分水平集分割模型"存在对内部像素灰度值相近、边缘分离性差、图像分割效果不理想等问题,提出了一种改进的基于核模糊聚类的变分水平集医学图像分割方法.将原始图像进行核模糊C均值聚类处理得到聚类图像,并将其引入初始水平集函数中.然后将改进的边缘指示函数代入李模型中,实现最终的图像分割.通过对人体脑部、肩部MR医学图像进行试验,并采用最大香农熵进行客观评价.结果表明所提出方法的最大香农熵的值在一定程度上大于李模型方法,且运行时间和迭代次数都有所减少,证明了新方法具有良好的分割质量、适应性强,且无需重新初始化.     

叶菜根系图像的变分水平集分割算法

植物根系图像分割是根系构型特征提取和分析的前提.针对传统图像分割方法在处理叶菜根系弱边缘图像中存在分割精度和稳定性较差的问题,提出了一种基于改进C-V(Chan-Vese)模型的变分水平集分割算法.该算法不仅保留了C-V模型对于处理弱边缘图像的适用性,并针对叶菜根系图像局部灰度不均的特点引入了图像梯度信息,改进了原C-V模型.通过对小白菜根系样本图像的分割处理试验,证明了变分水平集分割算法的有效性.研究结果表明,相比传统的阈值处理、边缘检测及区域生长等算法,本文算法能更加精细地解决叶菜根系图像弱边缘和局部灰度不均的问题,并在分割精度和算法稳定性上具有明显的优势.变分水平集算法应用于叶菜根系构型观测系统中,可以有效地提高观测精度.     

基于改进分水岭算法的医学图像分割

医学图像存在病变区域和背景区域,病变区域是分割的重点。针对传统分水岭算法对噪声敏感和易于产生过分割的问题,提出了一种将形态学滤波、多尺度形态学梯度和控制标记符分水岭相结合的分割策略。首先利用数学形态闭-开运算完成预处理以滤除原始医学图像中的噪声和非感知信息。其次做闭运算以平滑图像,并对平滑的图像计算多尺度的形态学梯度。再次对形态学梯度图像进行重建,然后采用控制标记符的分水岭变换算法对重建后的梯度图像进行分割。最后将分割结果变换回原始尺度。仿真实验结果表明,这种改进的方法不但使经典分水岭算法中的过分割现象得到了很好的抑制,医学图像中的病变区域被有效分割出来;而且分割算法简单,同时具有多尺度的特点,能够适应医学图像分类与信息提取的需求。     

基于水平集的彩色图像分割方法

实现了一种新的彩色图像融合分割方法。首先,通过对彩色图像进行YCbCr变换,提取其颜色特征。进一步,对亮度图像进行Gabor变换,提取其纹理特征。同时,为了消除特征向量的冗余,引入PCA变换对高维特征向量进行压缩。然后,采取向量C-V模型对提取的特征向量进行分割。最后,对分割图像进一步后处理,消除小的区域。真实彩色图像实验结果证明了方法的有效性。     

基于水平集的Chan-Vese模型的图像分割

本文针对基于水平集的图像分割技术,研究了Chan-Vese模型,实现了该模型的灰度图像分割算法,提出了彩色图像分割算法,通过具体的实验结果,总结了该算法的优势。     

一种基于犹豫中智集和水平集的图像分割方法

皮肤镜图像分析技术的第一步为图像分割,分割的结果会直接影响到后续的处理过程,针对具有背景噪声、模糊边缘和灰度不均的皮肤镜图像,提出了一种新的结合水平集的犹豫中智集图像分割方法;首先利用犹豫中智集理论将图像转换为犹豫中智集图像,其中犹豫中智图像由三类子集组成(T、I、F),利用犹豫中智集图像突出表达图像的目标信息和边缘信息;然后针对传统 DRLSE 水平集的不足进行改进,构造新的边缘停止函数,并增加灰度驱动能量项,最后通过改进的DRLSE 水平集对 ISIC(2018)皮肤镜图像进行分割测试;实验结果的交并比(Jaccard Index)值均大于 95%,且均方误差(MSE)、峰值信噪比(PSNR)和结构性相似指数(SSIM)均表现良好,表明方法能够准确、有效的分割具有模糊边缘和灰度不均的皮肤镜图像,对后续的皮肤镜图像的处理与诊断奠定了基础。     

基于序贯滤波的水平集图像分割

传统基于边缘的水平集分割模型对非均匀区域分割效果不理想,为了解决这一问题,本文分析了序贯滤波的平滑能力与滤波次数之间的关系,将序贯滤波与水平集分割相结合提出了基于序贯滤波的图像分割模型.为了实现自适应于图像内容的平滑,根据平滑分量分割区域的置信度,设计了图像分割的平滑指标,控制序贯滤波次数,使得不同平滑分量的轮廓曲线收敛于目标边界,改善了传统基于水平集方法对非均匀区域的分割效果.本文分割算法的F测度,精确率和召回率均高于传统模型,在一定程度上提高了非均匀区域的分割效果.     

基于变分水平集图像分割的视频烟雾检测方法

为及时判断火灾发生情况,利于灭火工作,研究了火灾早期产生烟雾的情况下,通过固定监视探头捕捉 到的影像视频,针对视频中的火情烟雾进行检测,结合计算机视频检测技术的光流法和帧差法获得视频中烟雾 运动的区域,基于某一时刻摄像机不动的情况下得到两帧连续的图像并检测视频中的运动区域,提出了一种不 需初始化的变分水平集算法。利用该算法对烟雾的视频进行分割,将运动区域从背景中分割出来,对烟雾进行 检测分析。从而使通过烟雾判断火情更精确,检测结果更实时,提高了视频指挥灭火工作的效率。     

基于蚁群算法的图像分割方法

目的提出基于蚂蚁算法的图像分割技术,解决传统的图像分割算法分割图像的效果不理想、不能满足图像分割要求等问题。方法将图像的灰度、梯度和邻域特征组合成蚂蚁,通过MATLAB实现蚁群图像分割算法对图像的外廓提取。结果与结论相对于传统的图像分割算法,基于蚂蚁算法的图像分割算法的外廓提取具有更高的仿真精度,得到的图形外廓更为理想。     

逐层迭代的多尺度水平集红外图像分割算法

针对应用传统水平集方法进行红外图像分割易产生误分割且运算量大,提出了一种多尺度水平集分割算法,该算法利用小波变换将图像分解成多尺度子图像,在子图像上进行图像分割,采用插值法将粗尺度上曲线演化结果投影到细尺度上作为初始轮廓线,逐层分割,并根据图像噪声的大小,确定演化模型中的正则项参数,使噪声得到有效抑制,获得准确的分割结果.仿真实验表明,该方法不仅分割效果好,而且具有抗噪性强和运算速度快的特点.     

融合双边滤波算子的多相水平集图像分割算法

由于乳腺肿瘤超声图像的边界模糊,且灰度异质现象较严重,准确分割出肿瘤区域是一项具有挑战性的工作.针对传统的Chan-Vese模型和局部二值拟合模型(local binary fitting)的分割缺陷,在乳腺肿瘤超声图像的全局和局部能量信息的基础上,结合双边滤波算子,提出一种全局和局部二值拟合模型的多相水平集分割算法.首先,将双边滤波算子作为乳腺肿瘤超声图像的核函数;然后,根据变分法求解表征超声图像结构信息的能量泛函,得到对应的梯度矢量方程;随后,引入多相水平集函数实现病灶区域的多区域细化分割;最后,对乳腺超声图像数据集的分割实验.结果 发现:经过与医生手动标记的肿瘤区域进行对比,分割准确度为94.51％.可见,该模型的准确度较高、误判率较低、鲁棒性较强.