Snake模型初始轮廓选取的研究

针对Snake模型处理复杂背景图像时的初始轮廓自动选取问题,该文采用分水岭算法先对图像进行分割,并将得到的边界作为Snake模型的初始边缘轮廓。由于分水岭算法具有将目标物体从复杂背景中分割开来的优点,使得在应用Snake模型对复杂图像进行分割时减少了人工的干预。经过实验对比,采用分水岭算法对玉米秸秆图像进行边缘轮廓的提取能达到较好的效果,为自动进行Snake模型的计算提供了一种较好的初始轮廓处理方法。     

先验形状力场参数活动轮廓模型及其医学图像分割

先验形状参数活动轮廓模型是一种抗噪声干扰稳定的图像分割方法．它具有对弱边缘、凹区域进行分割的能力，同时有较大的边缘捕捉范围．通过引入一种非距离性的先验形状力场，构建一种新的能反映先验形状的参数活动轮廓模型．新的先验形状活动轮廓模型避免了曲线之间距离的计算，减少了模型的复杂性．新的方法可以较好地解决传统型参数活动轮廓模型的一些本质缺陷.实验对带噪声且为弱边缘的医学CT图像和超声图像进行分割能得到理想的边缘轮廓.     

一种基于主动轮廓模型的医学图像序列分割算法

介绍了一种结合live wire算法和活动轮廓模型的医学图像序列的分割方法.通过把live wire算法和图像分割中一般的区域增长方法结合,对传统live wire算法进行了改进,并用改进后的算法对医学图像序列中的单张或多张切片进行交互式地准确分割.然后计算机利用活动轮廓模型自动分割相邻的未分割切片.还通过在活动轮廓模型的边缘点中引入记录已分割物体边缘附近局部区域特征的灰度模型,把已分割切片中的物体与背景的局部区域特征带入相邻的未分割切片中,并用由灰度模型定义的区域相似性代替活动轮廓模型中的外能来引导边缘轮廓收敛到物体的实际边缘.最后介绍了一种基于live wire算法思想的简单的分割结果交互式修复方法.实验结果表明该算法仅需少量用户交互就能快速准确地从医学图像序列中分割出感兴趣的物体,在医学图像分析中具有实用价值.     

基于加速健壮特征拟合算法和Chan-Vese模型的超声图像腔室分割方法

针对超声心动周期序列图的腔室自动分割过程中,弱边缘轮廓难以有效提取的问题,提出一种基于加速健壮特征(SURF)拟合算法和Chan-Vese模型的超声图像腔室分割方法。首先对序列中第一帧图像进行人工标记弱边缘轮廓;然后,提取弱边缘轮廓周围的SURF点,建立Delaunay三角网;接着,通过相邻两帧之间的特征点匹配,预测后续帧的弱边缘轮廓;之后,用Chan-Vese模型提取粗糙轮廓;最后采用区域生长算法得到精确的目标轮廓。实验结果表明,该算法能较好地完整提取超声序列图像中含弱边缘的腔室轮廓,并且与专家手动分割结果相近。     

针对弱边缘信息的左心室图像分割算法

基于距离正则水平集模型（DRLSE）的左心室MR图像分割算法对梯度信息有很强的依赖性,在图像弱边缘区域容易陷入局部最优,且对初始轮廓的选取敏感。为降低算法对初始轮廓的敏感程度,提高其在左心室图像弱边缘的分割能力,提出一种适用于弱边缘信息的左心室分割算法。在DRLSE的基础上,该分割算法提出运用拟合方法计算基于变异系数分割模型（PSM）的新局部项,算法依靠梯度与图像局部信息驱动曲线演化,降低了DRLSE对初始轮廓的敏感度;引入形状约束力,克服DRLSE算法在左心室外膜弱边界处出现边界泄露的情况。为验证所提算法分割的准确性,基于多伦多市患病儿童医院影像科提供的数据库,利用DRLSE、保持凸性水平集模型（CPLSE）模型、U-Net网络以及提出的内膜算法对心内膜进行分割;利用DRLSE、引入外膜形状约束力的DRLSE模型（DRLSE-shape）、U-Net网络以及提出的外膜算法对心外膜进行分割。实验结果表明,针对左心室内、外膜,所提算法优于上述算法,能降低DRLSE对初始轮廓的敏感程度,提升对左心室弱边界MR图像分割的精确度。     

基于形态学和活动轮廓模型的活体细胞图像分割算法

针对常用细胞轮廓分割方法人工干预较多的缺点，提出基于形态学和活动轮廓模型的活体细胞图像分割算法．利用形态学的基本操作提取活体细胞的初始轮廓，运用活动轮廓模型提取准确的细胞轮廓．实验表明该算法鲁棒性和准确性较好，能在无人工干预的情况下获取准确的细胞边缘．     

活动轮廓的演化控制及其在铁谱图像分割中的应用

为了提高活动轮廓(active contour,AC)对边缘特征局部极小值的搜索效率,从而提高其对铁谱图像的分割速度,提出了一种基于活动轮廓评价和演化行为控制的图像分割方法.首先,设计了一种基于矢量图的边缘指示函数(edge indicator,EI)的计算方法,相应的计算结果为活动轮廓模型建立了一个边缘指向更加明确的边缘指示场(edge indicator field,EIF).其次,设计了曲线EI值的无迹卡尔曼滤波模型,并基于此提出了活动轮廓边缘特征的跟踪和评价方法.最后,根据以上评价结果调整曲线模型的参数以控制其演化行为.这种参数调节机制保证了曲线模型参数在不同的区域具有不同的参数设置.试验结果表明,该算法显著地提高了控制演化过程的灵活性以及活动轮廓的收敛速度,并且它能够实现对各种形状磨粒的准确分割,不仅避免了弱边界区域的泄漏现象,而且能够有效滤除背景中的各种噪声干扰和非磨粒目标.     

基于空频域联合闭值分割的轮廓检测方法

传统的边缘检测算子仅在空域上对梯度图像进行阈值分割来计算二值边缘图像,当应用在自然场景图像中时,检测结果中往往含有大量的干扰边缘。为了消除干扰边缘,提高传统边缘算子的轮廓检测性能,提出了基于空频域联合阈值分割的轮廓检测方法:首先对梯度图像进行频域阈值分割消除干扰边缘,然后进行空域阈值分割得到最终的二值边缘图。结合Canny算子,利用自然场景图像对该方法进行了性能评估,结果表明,该方法大大减少了干扰边缘,有效提高了Canny算子在复杂自然场景图像中的轮廓检测性能。     

基于马尔可夫随机场与活动轮廓的运动目标分割

针对视频序列图像中的运动目标分割，提出了将马尔可夫随机场模型和活动轮廓模型相结合的运动目标分割算法。该算法首先利用马尔可夫随机场模型的运动检测算法，得到运动目标的初始模板。在此基础上提取出活动轮廓模型的初始轮廓点，然后构造活动轮廓模型的能量函数。用改进的贪婪算法求得能量函数最小值，提取出运动目标的精确轮廓，从而得到具有精确边缘的运动目标。实验结果表明该算法能有效地分割和提取出视频序列中的运动目标。     

一种改进的多尺度梯度矢量流模型

梯度矢量流主动轮廓线模型是广泛应用于数字图像处理的一种目标轮廓跟踪算法,但易受干扰噪声及虚假边缘的影响,在结合多尺度图像分析的基础上,利用改进的梯度矢量流场,提出了一种改进的主动轮廓线模型。实验表明,该方法较好的限制了非目标边缘和噪声干扰的影响,提高了模型分割的精确性,具有较好的分割效果。     

分水岭优化的Snake模型肝脏图像分割

Snake算法是主动轮廓模型的经典算法,是近年来图像分割和视频领域研究的热点。针对Snake模型中存在的初始轮廓敏感和能量函数中曲率约束不足等问题,提出将分水岭变换和主动轮廓模型相结合的主动轮廓分割算法。首先通过引入标记函数和强制最小值技术解决传统分水岭变换可能导致的过分割问题,然后利用改进的强制标记分水岭算法优化Snake模型的初始轮廓曲线,最后通过在Snake模型中增加一项与曲线形状相关的外部力弥补能量约束函数中曲率约束的不足,从而实现更精确的图像分割。改进后的Snake模型应用于腹部MR图像中,对肝脏图像的识别和分割取得了良好效果。     

结合改进分水岭和GVF的三维肝脏分割方法

三维肝脏分割是当前医学图像处理的热点问题,如何准确快速地从腹部CT序列中分割出肝脏是肝部病变诊断的基础。针对传统活动轮廓模型对轮廓线敏感、运算量大的问题,改进了传统轮廓线设置方法,并把算法扩展到三维。首先,在一幅腹部CT图片中采用改进的分水岭算法,按照灰度和纹理的相似性原则从一个种子块开始生长出整个肝脏,再用其边缘作为相邻CT序列的起始轮廓,用GVF算法从序列图片中分割出肝脏,重复该过程,直至分割出整个腹部序列图像的切片,进行三维重建。     

分水岭算法应用于主动轮廓模型能量分割算法的研究

主动轮廓模型(snake模型)被广泛应用于边缘提取、图像分割等领域。该模型能对目标适当初始化,并进行自主收敛,使得能量处于极小值状态,以达到目标分离的效果。当目标初始位置敏感时,需要依赖其他机制对内部能量进行合理初始化,由于模型的非凸性,它有可能收敛到局部极值点甚至发散。将分水岭算法应用于主动轮廓模型的能量分割算法,通过改进的分水岭算法确定主动轮廓模型的初始轮廓,利用迭代完成对轮廓点周围的局部近邻点的检索,以选取更小的轮廓模型,当获得最小值时完成目标轮廓的提取。     

改进的B-Snake模型肝脏CT图像分割算法

肝脏模型的个性化是肝脏虚拟手术系统中的一个关键技术,而肝脏模型的个性化又是以肝脏CT图像的三维分割为前提的。针对B-Snake模型的特点,提出一种结合区域填充的改进B-Snake模型图像分割算法。将相邻的上一张切片的分割结果映射到当前切片上,根据一定的规则进行区域填充,并将填充后的结果与前一张切片的分割结果按一定的算法进行比较,进一步优化。得到的初始轮廓很接近肝脏的真实边界,而且大部分曲线已在边界上,将其作为改进的B-Snake模型算法的初始轮廓,只需对其进行部分控制点的优化调整,就可得到准确的分割结果。以此类推,直到处理完所有切片图。实验表明,该算法能有效提高分割的准确度,获得较满意的分割结果。     

模糊C 均值聚类与多相水平集图割优化相结合的图像分割

针对在分割多个目标时多相水平集模型对初始轮廓曲线敏感且计算量大的问题, 提出采用模糊C 均值聚类算法将图像进行粗分割,初始化多相水平集函数,使用图割算法分割 出多相结果的方法。该方法能有效减小多相水平集算法对初始轮廓曲线的敏感性,使图割算法 在分割图像时更容易分割出理想的目标轮廓;同时,采用图割算法可使水平集函数很快收敛到 能量最小值,有效减少计算量,提高计算效率。实验表明该方法具有较好地分割效果和较高地 分割效率。     

基于二维熵和轮廓特征的非结构化道路检测

针对非结构化道路场景复杂干扰因素较多、检测困难的问题,提出了一种基于轮廓特征和二维最大熵的道路检测算法。采用融合色彩特征不变量的二次二维最大熵分割算法对道路图像进行分割;利用边界跟踪算法提取分割图像的轮廓特征,根据道路区域的位置和几何特性选取最大轮廓;通过改进Mid-to-side算法进行边缘点搜索,用三阶道路模型重建道路边界,并对道路方向进行判断。实验结果表明,所提算法与传统算法相比,对三类不同场景下非结构化道路的检测准确率可提高25%左右,具有较强抗阴影干扰的能力,并能有效识别道路方向。     

变分水平集方法在灰度不均图像分割中的应用

灰度不均严重影响图像分割的准确性,主动轮廓模型广泛应用于图像分割中。为了克服灰度不均对图像分割的影响,提出了一种基于变分水平集的主动轮廓模型。该模型利用了图像局部统计信息的均值和方差,适合对灰度不均图像分割。为了检验算法的性能,利用该算法和经典算法作对比实验,结果表明,不管是对合成图像还是真实图像的分割,都验证了该方法的有效性,而且该方法在曲线演化过程中无需重新初始化水平集函数,在一定程度上减少了计算量。     

C-V模型在红外视频火灾图像分割中的应用

针对大空间中红外视频火灾图像边缘模糊,不易准确分割问题,研究了一种基于背景差分和C-V模型的分割方法。通过背景差分得到运动图像;利用形态学处理得到完整的运动区域,并获得其外接矩形;以外接矩形作为C-V模型的初始轮廓曲线进行分割,得到封闭、完整的运动目标轮廓。该算法避免了对整幅图像分割,减少了运算量。通过实验仿真并与阈值分割算法比较,证明了该算法的准确性和有效性,有利于下一步火灾特征提取与识别。     

自适应正则化活动轮廓模型

针对Chan-Vese模型含有许多参数,分割时需要人为调整参数,耗费大量的人力和时间的问题,提出了一个自适应正则化活动轮廓模型。首先,对Chan-Vese模型的数据项进行简化;其次,使用改进的边界加权H¹正则化代替长度项;最后,形成了一个新的不含任何参数的活动轮廓模型。在分割实验中,该模型对初始轮廓的大小、位置不敏感,具有较强的抗噪性,分割6幅图像的平均时间和迭代次数分别为1.5834 s、19次。实验结果表明,所提模型无需人工调整参数,能够分割强噪声图像和灰度不均图像,并且具有较快的分割速度。     

一种基于细菌觅食优化算法的舌体分割算法

针对医学舌体数字图像的准确分割,提出了一种基于细菌觅食优化算法(BFOA) 和 Snake 活动轮廓模型相组合的舌体分割算法。首先,以信息熵与 Kapur 算法相结合作为自适 应函数来改进 BFOA 算法,通过改进的 BFOA 算法计算舌体图像的最佳图像二值化阈值,并将 舌体图像二值化;然后,利用舌体图像的对称性提取舌体的关键边缘点,并基于 B-样条插值算 法由关键点集合插值得到闭合的 B-样条曲线,作为 Snake 模型的初始轮廓;最后,通过 Snake 模型计算求解,即可准确提取舌体的轮廓曲线。实验结果表明,改进算法能够高精度地分割出 舌体图像,并能消除基本 Snake 模型在初始轮廓曲线选取中存在的人机交互难题,实现了舌体 图像的自动分割。