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.     

基于运动估计的交互式医学图像序列分割

针对医学图像难以自动分割,而医学图像序列采用手工分割时工作量巨大、效率低的问题,提出了一种新的交互式图像序列分割方法.在计算机的辅助下,用手工精确地描画出第一幅图像中对象的边界轮廓.后续图像的分割曲线用运动估计的方法自动得到.每完成一幅图像的分割用户都可以检查分割效果,如果不满意则可用手工修正.这个过程重复进行,直到整个图像序列分割完毕.实验结果表明,该方法能精确、快速地实现医学图像序列的分割.     

多阈值优化的交互式医学图像分割方法

交互式图像分割方法对边界模糊的医学图像进行分割时通常需要用户标记较多的初始种子或进行二次交互,这给用户带来不便.针对此问题,提出一种简化标记的多阈值优化交互式分割算法,该算法在GrowCut交互式算法基础上通过引入图像灰度直方图的多个阈值自动生成初始种子模板,并利用改进的细胞自动机迭代算法实现图像分割.算法简化了用户操作,提高了分割精度.算法应用于临床肝脏图像和牙茵斑图像分割,显示了良好的分割效果.     

多阈值优化交互式分割算法及其在医学图像中的应用

针对交互式图像分割方法对边界模糊的医学图像进行分割时通常需要用户标记较多的初始种子或进行二次交互的不足,提出了一种简化标记的多阈值优化交互式分割算法。该算法在GrowCut交互式算法基础上通过引入图像灰度直方图的多个阈值自动生成初始种子模板,并利用改进的细胞自动机迭代算法实现图像分割。算法简化了用户操作,提高了分割精度。应用该算法分别对临床100张肝脏图像和牙菌斑图像进行分割,结果显示了该算法的良好性能。     

一种改进的交互式CT胸部图像肺实质分割方法

提出一种交互式的肺实质分割算法,该算法充分利用序列CT图像相邻层中肺实质轮廓变化缓慢的特点,结合且改进了Live-Wire模型、Snake模型以及轮廓插值方法.并辅以操作人员的专业知识.首先人工的在序列CT图像中选取肺实质的关键层,然后通过Live-Wire模型交互式的勾勒其轮廓,再进行轮廓插值得到其他层肺实质的初始轮廓,最后通过Snake模型演化得到所有层的肺实质准确分割结果,并加以手工修正.实验结果表明,该算法能快速准确的从序列CT图像中分割出肺实质.     

基于非刚性配准的交互式医学图像序列分割

提出了一种新的交互式医学图像序列分割算法,该算法将非刚性配准技术和解剖先验知识相结合把图像分割问题转化为图像配准问题。首先采用Demons算法进行图像配准,用光流法计算瞬时位移,设计了一个新的停止准则使其能自适应地确定迭代次数,并将它在金字塔型的多尺度框架下实现。然后用配准得到的形变域对已精确分割的图像进行形变就能自动地获得未分割目标图像的分割结果。扩展上述过程就可实现整个图像序列分割。试验结果表明该算法用户干预少、分割速度快、分割结果准确。     

交互式医学图像分割算法

针对医学图像的特点,提出了一种结合Live Wire算法和轮廓插值算法的三维医学图像分割算法.与原Live Wire算法相比,改进算法在不增加算法复杂度的同时,大大提高了图像分割的性能.为了进一步提高图像的准确性,用下列方法弥补了原算法的不足:通过寻求最短搜索路径,另外尽可能地降低搜索的时间复杂度.将改进的算法与余弦轮廓插值技术相结合,用在病灶组织区域形状变化较大的断层图像(关键层)分割中.实验表明算法能快速有效的从序列医学图像中分割出感兴趣的物体,为医学诊断提供了依据.     

基于高阶马尔可夫随机场的图像分割

图像分割是个病态问题,精确化的图像分割需要用户提供足够多的约束信息才能实现.近年来随着马尔可夫随机场吉布斯能量函数最小化图割求解技术的突破,许多国外研究人员开展基于图割方法的交互式图像分割技术的研究.在众多交互式图像分割技术中,由于用户友好性和潜在应用价值,采用矩形框约束的交互式图像分割方法非常吸引人.从超像素马尔可夫随机场模型和网格马尔可夫随机场模型出发,在吉布斯能量函数中引入高阶势能项,高阶势能项的引入使得新的模型既能捕捉细粒度的单个像素信息又能捕捉单像素一定范围内的关联信息,从而提高了矩形框限制条件下的图像分割性能.实验表明:与GrabCut算法相比,所提算法准确性上有一定提高.最后,将所提算法应用在视频对象分割上也取得了不错的效果.     

一种基于图的交互式目标分割算法

静态图片的编辑中,交互式背景、前景分割的高效性研究有着重大的实际意义。传统的分割方法或是应用图片的纹理(色彩)信息,如Magic Wand,或是利用边界(对比度)信息,如Intelligent Scissors。最近提出的Graph cuts分割算法很好地结合了以上的两种信息。该文将介绍Graph cuts算法以及在该算法基础上改进得到的Grab cut算法。Grab cut算法堪称目前交互式分割方法中分割效果较好的方法,其分割精度高,交互工作少,具有较好的应用前景。文章结合作者当前的研究课题,把Grab cut算法应用在医学图像器官分割中得到了令人满意的效果。     

基于水平集方法的软组织图像序列分割

医学图像分割是医学图像处理中的关键问题之一.图像序列的分割操作是医学图像三维重建的必要准备,而软组织图像分割则是医学图像分割中的一大难点.基于曲线演化理论的,借助偏微分方程等数学工具的水平集方法已经被广泛应用于医学图像分割领域.介绍了水平集方法的数学模型,并设计了一种基于窄带水平集方法的,专门针对软组织图像分割的算法.用边界追踪等方法提取第一层图片中的软组织相关轮廓;将它们作为初始水平集曲线,再利用窄带水平集方法进行演化;经过两个阶段的迭代处理,最终自动分割出整个软组织图像序列.实验表明该算法具有较高效率、分割结果精确,所产生的分割结果可以作为三维重建的合适的数据集.     

GPU加速的交互式医学CT图像区域分割

目的 为了解决交互式医学CT图像区域分割问题,本文提出了基于证据推理规则的区域生长算法(ERRG)。方法 算法综合考虑了医学图像的灰度直方图,Gabor特征和灰度共生矩阵能量3个重要特征,采用Bhattacharyya系数度量相邻像素的相似程度,用效用函数将度量系数合并。针对算法计算效率较低问题,对算法进行并行化,采用GPU进行加速处理。结果 本文算法与基于Random-Walk图像分割算法针对医学CT胃部图像,进行对比实验,表明使用本文算法,真阳性目标像素数占目标区域所有正确像素数的比例(TPF)显著提高,背景像素错误地分割为目标像素的数目占背景正确像素数的比例(FPF)显著降低;通过GPU加速后,算法执行效率显著提高,加速比达到12。结论 本文算法减少了医学CT图像过分割现象,采用GPU加速后能够实现实时交互式医学CT图像分割。     

基于图搜索和轮廓插值的半自动组织分割方法

提出了一种基于图搜索和轮廓插值的半自动序列医学图像分割方法,该方法首先采用一种改进的Live-wire方法对医学图像序列中反映待分割组织主要形状结构的关键层进行交互式分割,然后利用轮廓插值技术对中间的过渡图像进行自动分割;对传统的轮廓插值算法进行了改进,采用了基于余弦函数的轮廓插值,在轮廓形状有突变的地方,采用余弦插值可以很好地改变线性插值所带来的弊端,及时改变插值轮廓形状。使得插值生成的边界轮廓和实际边界轮廓的符合度大大提高。最后结合中间层的局部信息通过自动收缩和用户局部调节的办法对中间层分割结果进行修正,从而获得最终的分割结果。实验结果表明,该方法对于复杂的人体组织和器官可以获得满意的分割结果。     

基于模糊连接度的交互式CT图像分割算法

如何准确地从CT图像中提取出感兴趣的组织,是医学图像分割中的难点。提出了一种基于模糊连接度的交互式CT图像分割算法：先根据用户指定的感兴趣区域的灰度范围预分割图像,然后用户从结果图像中选择目标和背景种子点,计算出各像素点与两类种子点的模糊连接度,最后根据连接度大小将像素点划分到目标或背景区域。分割过程中,用户可以通过增设或删除目标或背景种子点,修正分割的结果。实验表明,该算法能准确有效地分割出感兴趣区域。     

Interactive 3D medical image segmentation with energy-minimizing implicit functions

We present an interactive segmentation method for 3D medical images that reconstructs the surface of an object using energy-minimizing, smooth, implicit functions. This reconstruction problem is called variational interpolation. For an intuitive segmentation of medical images, variational interpolation can be based on a set of user-drawn, planar contours that can be arbitrarily oriented in 3D space. This also allows an easy integration of the algorithm into the common manual segmentation workflow, where objects are segmented by drawing contours around them on each slice of a 3D image.Because variational interpolation is computationally expensive, we show how to speed up the algorithm to achieve almost real-time calculation times while preserving the overall segmentation quality. Moreover, we show how to improve the robustness of the algorithm by transforming it from an interpolation to an approximation problem and we discuss a local interpolation scheme.A first evaluation of our algorithm by two experienced radiology technicians on 15 liver metastases and 1 liver has shown that the segmentation times can be reduced by a factor of about 2 compared to a slice-wise manual segmentation and only about one fourth of the contours are necessary compared to the number of contours necessary for a manual segmentation.     

基于非均匀热扩散的交互式图像分割算法

交互式图像分割是图像分割中的重要分支,在现实生活和医学领域都有着广泛的应用。该文基于计算测地距离的热方法,引入了热扩散系数,提出了一种基于非均匀热扩散的交互式图像分割算法。该算法利用图像的颜色信息构造三角网格作为热扩散的媒介,首先由热方程找到距离增加的方向,再利用泊松方程还原测地距离。将前景中人工交互区域上的热流扩散速度增加,则前景不同部分之间的测地距离变小,消除了内部边界,通过设置外部边界分割限制条件,即可实现完整的前景分割。算法仅需求解两个稀疏线性方程组,鲁棒性强、精度高且更易于操作。同时,拉普拉斯算子和梯度算子的预计算可以被多次重用,减少了内存占用和时间消耗。大量交互式图像分割实验结果表明:该算法无需过多的用户交互信息,即可将现实图像中的复杂前景快速准确地分割出来。     

基于区域特征的交互式图像分割方法及其应用

交互式图像分割方法因其能够处理复杂的图像而得到了广泛的研究.文章提出了一种基于代理机模型的交互式图像分割方法.代理机是完成特定功能的模块,它通过控制界面和汇报界面实现与操作者的交互.该代理机以欲分割区域的特征作为其组成部分之一.该方法在医学图像分割问题中的应用取得了较好的结果.     

曲线拟合的模糊医学图像分割算法

针对由于机体组织间的连续造成医学图像区域边界的模糊性,导致完全自动的医学图像分割算法往往不能取得满意分割效果的问题,提出了一种基于径向基函数曲线拟合的交互式模糊医学图像分割算法。首先由用户在感兴趣的区域交互地选取一些特征点,然后利用径向基函数构造一个三维空间的隐式曲面,使该曲面上的某一等值线即为分割出的区域,文中还提出了两种不同的加速算法。大量实验表明,该算法能有效处理非常模糊的医学图像。     

图像分割在医学图像处理中的应用研究

图像分割是图像处理中的重要工作,医学图像的多样性和复杂性使其在图像分割中具有较大的难度。阈值法由于高效、简单而成为图像分割的重要方法,但对于复杂的医学图像,其效果并不很理想。Powell法是最好的直接搜索法,利用改进的Powell法可以更好地搜索目标。为此,提出了一种将Otsu法和Powell法相结合的图像分割方法,仿真实验表明,该方法可以快速有效地分割图像,鲁棒性强。