一种自适应初始轮廓的水平集演化方法的研究

距离规则水平集存在对噪声、初始轮廓敏感、收敛速度慢以及容易从弱边缘处泄露等不稳定问题.结合待分割目标灰度统计信息和图像梯度信息,提出了一种自适应初始轮廓的水平集演化方法,利用图像信息构成的自带符号目标信息函数代替面积项中的边缘指示函数,解决水平集方法对初始轮廓敏感问题.另外,还设计一个自我调整的面积项系数解决水平集方法对收敛速度慢以及弱边缘处泄露问题.实验结果表明：本文方法不仅可以减少图像分割时间,提高了分割质量,同时能够解决对初始轮廓敏感问题.     

一种基于多特征的距离正则化水平集快速分割方法

现有的图像分割模型存在对初始化信息敏感,分割速率慢,图像弱边界区的泄露等现象.提出了一种混合快速分割方法.该方法利用偏压场近似估计图像的局部统计信息,并结合全局信息相容性及改进的距离正则化方法建立模型,最后将模型嵌入水平集框架中,与此同时,引入双重终止准则以提高分割的速度.最后利用合成图像和真实图像进行分割实验,并与CV（Chan-Vese）模型、非线性自适应水平集方法以及局部尺度拟合模型对比,表明本方法不仅对初始化信息敏感度降低,而且分割速度提高3~5倍.     

结合边界和区域的水平集超声图像分割算法

针对距离正则化的水平集演化（DRLSE）模型难以处理弱边缘图像、初始轮廓敏感以及曲线演化方向单一等问题,提出一种结合边缘和区域信息的变分水平集超声图像分割模型。该模型采用改进的四阶偏微分方程进行滤波,实现在去除噪声的同时保护图像边缘信息;构造了自适应加权系数,实现曲线自适应地向内或者向外演化;引入CV模型的外部能量项,将图像的边缘信息和区域信息相结合,提高了全局分割能力。实验结果表明：该方法在分割超声图像时,具有演化结果稳定,边缘定位准确的特点,可以较好地提取超声图像中的目标。     

改进边界指示函数的水平集活动轮廓模型

由于受成像原理的限制,导致超声图像对比度低、边界模糊,因此基于边界的水平集分割效果很不理想。为了提高超声图像的分割精度和分割效率,提出了一种梯度信息与区域信息相结合的水平集分割算法。首先对基于边界的距离正则化水平集演化(DRLSE)模型进行改进,将区域信息引入到边界指示函数中,并用改进后的边界指示函数代替DRLSE模型中的边界指示函数,最后,得到一个梯度与区域信息相结合的水平集演化模型。结果表明,本文中的模型能准确分割甲状腺肿瘤超声图像,且在分割效率和分割精确度方面均比DRLSE模型有所提高。     

基于边缘和区域信息相结合的变分 水平集图像分割方法

 针对GAC模型和C-V模型分别存在对弱边缘和灰度渐进图像分割效果不理想以及演化效率低等问题,提出了一种基于边缘和区域信息相结合的变分水平集图像分割方法.结合了图像边缘梯度信息和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,省去了重新初始化水平集函数的过程,并融入了物体形状先验知识的附加约束信息,提高了分割精度.实验结果表明,论文所用方法对分割噪声弱边缘图像和灰度渐进图像具有一定的有效性和可行性.     

甲状腺结节超声图像分割算法研究

超声甲状腺结节分割是发现与识别甲状腺良恶性肿瘤的关键技术之一.针对模糊聚类法无法准确分割超声图像甲状腺结节边缘,而局部拟合(RSF)模型法对手动初始化轮廓敏感的问题,提出一种融合空间约束模糊C均值聚类和局部拟合RSF模型的分割结节方法.用空间约束模糊C均值聚类法(SKFCM)对图像进行聚类并二值化聚类结果作为RSF模型法初始轮廓,克服了RSF模型法对初始轮廓敏感问题,水平集演化参数也将通过聚类结果自动给出,不再需要人为设定.同时改进了RSF模型法拟合项,并利用高斯正则化规则RSF模型水平集,提高了RSF模型演化效率,缩短了收敛时间.仿真实验结果表明,提出的甲状腺结节超声图像分割方法能够快速准确地分割出结节区域.     

基于C-V模型的红外图像自动分割方法研究

为解决红外图像分割中背景噪声及边界轮廓的影响,引入了基于曲线演化理论、水平集方法和M-S分割函数的C-V模型。通过将图像表达为分段常量函数来建立适当的能量函数模型,引入水平集的表示方法,在整个图像域中依据最小化分割寻找全局极小值,可令活动轮廓最终到达目标边缘。由MATLAB实现的仿真结果表明采用C-V模型对红外图像进行自动分割不受边界轮廓线连续性限制,对初始轮廓线位置不敏感,对图像噪声具有很强的鲁棒性,对均匀灰度目标分割效果良好。     

一种基于参数活动轮廓模型的高能闪光照相图像分割算法

针对高能闪光照相系统成像质量较差的特点,提出了一种基于参数活动轮廓模型(Snake模型)的闪光照相图像分割算法.该算法在传统高斯力Snake模型中引入包含图像区域信息的变力,以目标和背景两区域具有最小方差为准则,构建兼顾边缘和区域信息的外部能量函数.数值实验结果表明,该算法对初始轮廓位置不敏感,较好地解决了客体凹陷区域分割问题,能够实现对含噪声的弱边界闪光图像的自动分割.     

一种边界引导的多尺度高分辨率遥感图像分割方法

针对高分辨率遥感图像分割过程中区域合并复杂性问题,提出了一种基于边界引导的多尺度遥感图像分割算法.一方面应用SUSAN算子提取高分辨率遥感图像中地物的边界用于限制区域增长过程;另一方面进行两阶段增长,首先应用基于图的分割算法进行基于像素的区域生长,然后进行考虑对象特征信息的区域合并.对宜昌城区某处融合后的QuickBird彩色图像进行了实验,并分别与无边界引导分割以及eCognition平台下图像分割效果进行了对比.结果表明,该方法可以有效抑制传统图像分割算法在低对比度区的区域融合问题,突破了分割尺度参数不能在全图取得合理分割的局限性.     

结合局部能量与改进的符号距离正则项的图像目标分割算法

针对传统C-V模型对颜色不均匀图像分割失败并且对初始轮廓和位置敏感问题,以及现有符号距离正则项存在周期性振荡和局部极值问题。该文提出结合局部能量信息和改进的符号距离正则项的图像目标分割算法。首先,将全局图像信息扩展到HSV空间,并使用局部能量项信息分析每个像素及其领域内的统计特性,从而在较少的迭代次数内有效分割颜色分布不均匀图像。其次,改进现有符号距离正则项,改进后的符号距离正则项在避免水平集函数的重新初始化的同时,提高了计算效率,保证了水平集函数演化过程的稳定性。然后,定义阈值判断法的水平集函数演化的终止准则,使曲线准确演化到目标轮廓。该算法与同类模型的对比实验表明该模型具有较高的分割精度和对初始轮廓的鲁棒性。     

Improving image segmentation by using energy function based on mixture of Gaussian pre-processing

In this paper, by proposing a two-stage segmentation method based on active contour model, we improve the procedure of former image segmentation methods. The first stage of our method is computing weights, means and variances of image by utilizing Mixture of Gaussian distribution which parameters are obtained from EM-algorithm. Once they are obtained, in the second stage, by incorporating level set method for minimizing energy function, the segmentation is achieved. We use an adaptive direction function to make the curve evolution robust against the curves initial position and a nonlinear adaptive velocity to speed up the process of curve evolution and also a probability-weighted edge and region indicator function to implement a robust segmentation for objects with weak boundaries. The paper consists of minimizing a functional containing a penalty term in an attempt to maintain the signed distance property in the entire domain and an external energy term such that it achieves a minimum when the zero level set of the function is located at desired position.     

基于模糊阈值和水平集的红外图像分割方法

针对阈值法分割红外图像易产生误分割和水平集分割方法受初始曲线限制大,提出了一种结合模糊阈值与水平集的自适应红外图像分割方法。该方法首先采用二维Otsu方法计算阈值,利用该阈值获取模糊阈值分割法中的窗口宽度,使模糊阈值分割法具有自适应性;然后采用此自适应模糊阈值分割法预分割红外图像,利用预分割结果自动获取水平集初始曲线;最后将Chan-Vese方法与Shi方法结合提出改进的水平集方法,并用此方法分割红外图像。实验结果表明,本文方法具有较好的分割效果和较强的鲁棒性。     

基于Mumford-Shah模型的参数估计和两阶段图像分割方法

Mumford-Shah两相分片常数模型是一个有效的图像分割模型,但当模型用于带有噪声的图像时,其水平集解法存在对初始解和长度参数敏感这两个问题.文中给出一种两阶段分割方法,首先利用传统的简单分割方法获得一个粗分割,再将其作为变分模型的初始解,从而实现自动选取初始解.文中还给出一个有效的自适应长度参数估计模型,该模型依据图像中噪声方差大小来确定参数.两阶段分割方法和自适应参数估计结合起来使得算法大大减弱了对参量的敏感性,而且可以正确、快速地分割.针对一些计算机生成图像和实际图像的实验结果验证了算法是有效的.     

一种基于k均值的多相位水平集遥感图像分割方法

针对遥感图像的特点,本文提出了一种基于K-均值与改进的多相位水平集模型结合的新方法。相比于传统的水平集模型,改进模型在能量函数中考虑了图像的面积、梯度信息和边缘检测。图像的梯度信息可以克服分割中存在的边缘定位的不准确,边缘检测可以在曲线衍化过程中更好的保持边缘信息。为了加快边缘的收敛速度,避免陷入局部最优,本文提出先对图像进行中值滤波来平滑图像和消除部分噪声,然后利用K均值进行聚类得到明显的特征差异。接着用Sobel算子进行梯度重建,然后用改进的多相位水平集模型进行分割。实验结果显示本文的算法对于遥感图像的分割在时间和精度上都有较好的效果。