基于粒子群优化算法和改进的Snake模型的图像分割算法

基于活动轮廓（Snake）模型的目标轮廓提取是图像分割中一种重要的方法.为了克服传统Snake模型在图像分割中不能向凹处收敛和收敛不准确的缺点,提出了一种粒子群优化算法与改进的Snake模型相结合的图像分割算法.改进的Snake模型,即在传统的Snake 模型的基础上增加了一个向心能量,增加此能量可以使初始化曲线向目标的凹处收敛.又由于粒子群优化算法具有获得全局最优的能力,可以使曲线能更准确地收敛到目标的边界.通过实验证明此方法可以取得很好的分割效果.     

一种基于蚁群算法的Snake模型与MRI分割

Snake模型以其收敛快速、精确度可达到亚像素等优点，被广泛地应用于医学图像分割，但该模型依赖于初始曲线的选取，易于收敛到局部最优且难以达到凹陷区域。为此提出一种基于蚁群算法的Snake模型，首先利用区域内灰度统计特征自动进行Snake初始化，然后在Snake演化过程中加入一向心力，使其能进入凹陷区域，最后用蚁群算法对演化结果进行优化，使其收敛到全局最优，获得最终的分割结果。实验结果表明，改进的模型在MRI分割中可以得到较好的分割结果。     

FFT Snake模型研究

从3方面入手,对Snakes的外部力引入时空图光流特征,内部力引入傅立叶变换滤波平滑曲线,能量函数极小化方法改为法线方向寻优,从而使FFT Snake模型具有很好的实用价值。实验对比验证,在复杂背景FFT、Snakc模型依然可以有效跟踪运动物体,此时普通Snakes模型必须做大量手动调整。而它同时也解决了帧差等视频分割方法难于识别、提取目标轮廓的问题。FFT Snake模型抓住了运动目标的图像特征,在简单的优化算法下依然可以得到较好的分割效果,并可以用于实时系统。     

基于B 样条Snake模型的人体运动跟踪方法研究*

提出了一种基于B-样条曲线Snake模型的新的人体运动跟踪方法.Snake算法是通过最小能量来逼近物体的轮廓.采用改进的B-样条曲线Snake模型,每一帧图像中的目标轮廓用三次样条曲线准确地表示,使Snake模型更加稳定和具有较快的收敛速度.计算相邻帧之间的差分图像,通过利用一种基于统计关系双阈值分割方法,有效地检测出图像中运动人体,初步确定目标在每帧图像中的粗略位置.把从上一帧图像中得到的目标轮廓置于该位置,作为B-样条曲线Snake算法中轮廓提取的初始值,经运算后可得到对人体目标的准确分割与跟踪.     

基于一种新的Snake模型的序列图像边缘提取算法

对医学图像数据中感兴趣区域（ROI）进行准确的边缘提取和分割,是对图像进行分析、理解和处理的重要前提。为克服现有Snake算法人工初始化轮廓不精确,迭代过程中曲线易被复杂背景吸引等缺点,提出基于一种改进Snake模型的序列图像边缘提取算法。该算法先利用序列图像相似性原理提取出近似边缘,然后将其平均分为4个子边缘,在每个子边缘上取数目均衡的Snake输入点,最后离散Snake的内力和外力,经过迭代得到最终边缘。实验结果表明：该方法能精确地提取出医学图像中复杂区域或畸形区域的边缘,且计算量较小。     

基于改进Snake模型的图像分割方法

Snake（主动轮廓线）模型即能量最小化运动曲线模型，最初由Kass在1987年提出，具有良好的获取特定区域内目标边缘的能力，是一种极为有效的图像分割方法。针对传统Snake模型对初始轮廓的依赖性问题，利用围绕目标形心的圆环间平均灰度差异来确定初始轮廓点，对噪声的干扰有一定的抑制作用，并减少了人工选取的工作量。通过离散Snake算法与分段DP算法的有效结合来获取图像的特征边缘点，以提高Snake算法的收敛速度。最后利用单调性原则对边缘点进行分区，在各个单调区间内采用曲线拟合的方法来获得连续的图像边缘。实验结果表明，基于改进Snake模型的图像分割方法可以从图像中提取连续、封闭的边缘曲线，能够较好的将目标从图像中提取出来。     

基于时空联合双重约束Snake算法的运动目标分割

提出了一种针对运动目标进行分割的STC（Spatio Temporal Combined） Snake算法。该方法利用待分割帧图像的灰度梯度及其和相邻帧图像的时域信息，构造一种时空联合双重约束的外部能量函数，实现对Snake曲线的变形和收敛。对Snake轮廓进行初始化时，首先将相邻帧图像进行减运算，提取出大致的运动区域，然后再以该区域的外接矩形的长和宽为轴长，在该区域上构造一个椭圆，等间距提取该椭圆形上的N个点，形成Snake的初始化轮廓。实验结果表明，该方法是有效可行的，可精确的分割出非刚体的运动目标。     

基于改进Snake模型的高分辨率影像建筑物提取

本文提出了一种改进Snake模型的航空图像建筑物提取的方法。传统的Snake模型存在一些问题,它们需要大量的初始化,对噪声敏感,对于复杂图像调整参数变得困难。本文提出了一种自动提取建筑物的优化方法,相比传统的Snake模型,改进的Snake模型检测和提取建筑物轮廓更精确,而且能够避免检测类似街道、树木等邻近建筑物的边缘特征。实验数据表明,在提取建筑物轮廓方面,本文提出的方法具有较好的精度。     

融合GVF Snake与肤色模型的手势轮廓提取方法

针对在基于视觉的手势识别系统中手势轮廓难以准确提取问题,本文提出一种融合GVF Snake和肤色模型的手势轮廓提取方法.首先把图像由RGB空间转换到YCb'Cr’空间,利用该空间上的椭圆肤色模型检测出手势区域并提取手势轮廓作为GVF Snake模型的初始轮廓曲线;然后根据图像分块思想把检测出的手势所在图像区域分割出来,并计算该图像分块的梯度值;最后在图像分块和初始轮廓曲线的基础上通过GVF Snake模型迭代搜素准确提取手势轮廓.实验结果表明,本文提出的手势轮廓提取方法无需人工参与,准确性上优于肤色模型、传统Snake模型,实时性上优于GVF Snake模型,满足手势识别系统中手势轮廓提取的实时性和准确性要求.检测准确、实时性高.     

结合水平集方法和形状约束Snake模型的左心室MRI图像分割

提出结合水平集方法和形状约束Snake模型的左心室MRI图像分割算法.由于左心室存在弱边缘、与周围的组织之间存在低对比度区域,Snake模型分割左心室MRI图像时,将会出现变形曲线泄漏现象.通过对训练图像的配准、变化模式的分析,定义左心室的边界形状变化允许空间.根据心脏MRI图像的特点,使用水平集方法在平均形状周围构造形状约束能量场.在Snake模型中增加形状约束能量项后,能够有效处理变形曲线的泄漏问题.通过将演化曲线投影到形状允许空间,对其施加形状约束.心脏MRI图像的分割实验证明了模型的有效性.     

GVF Snake模型中一种新的初始轮廓设置方法

通过对梯度矢量流（GVF）力场迭代和轮廓收敛过程中时间开销大、不能逼近较复杂轮廓等不足之处的分析，提出了一种新的初始轮廓线的设置方法。基于小波变换的多尺度轮廓检测算法，能够较精确地定位出各类轮廓，在此基础上设置的初始轮廓线能够非常好地靠近图像中的各种真实轮廓。实验结果表明，此方法有效地缩小了搜索的范围，减少了GVF迭代次数，提高了轮廓收敛的速度，并保留了GVF Snake模型的所有优点。     

基于A^＊搜索方法的主动轮廓提取算法

在主动轮廓模型Snake的研究与应用中，如何降低Snake对初始轮廓的敏感性以厦如何保证能量极小化过程收敛到全局最小值，是两个极其重要的问题。为提取两点间的目标轮廓线，本文提出了基于A^＊搜索过程的Snake算法，将Snake能量极小化问题转换成势能地图的最短路径搜索问题。实验结果表明，该算法简化了Snake的初始化过程，而且Snaake能量收敛至全局最小值，具有良好的实用性与鲁棒性。     

WaterBalloons: A hybrid watershed Balloon Snake segmentation

In this paper, a new image segmentation technique called WaterBalloons is introduced. It combines both watershed segmentation and the active contour model known as Balloon Snake. The watershed transform has a major problem of over-segmentation. Solutions like region merging, use of markers, use of multi-scales have been proposed. These approaches led to other problems such as under-segmentation. The Balloon Snake in an innovative approach that detects salient objects in an image. But in general snakes are very sensitive to initialization and need user interactions and a priori knowledge of objects to segment. WaterBalloons provide the advantage of reducing watershed over-segmentation problems while preventing under-segmentation and ensure automatic initialization of traditional snakes. In addition, a method for parameter optimization of the proposed hybrid snake is introduced based on energy transitions tracking.     

一种新的活动轮廓模型--S-L模型

活动轮廓模型用于图像分割一般分为两种基于参数的模型和基于几何特征的模型.Snake模型可以快速地分割目标,但不能处理拓扑结构复杂的情况且对初值位置过于敏感.水平集模型具有拓扑可变性,但其时间效率较低,在分析这两种模型优缺点的基础上,提出了一种新的活动轮廓模型,该模型兼具有上述两种方法的优点快速性、拓扑可变性.在模型中用Snake模型的能量方程控制曲线的演化并提出一种基于水平集思想的符号表法来改变演化过程中曲线的拓扑结构.为了降低噪音的影响,用区域信息构造新的外力,在外力的作用下可以使初始曲线有更大的选择空间.对左心室MR图像的分割实验结果表明,该模型得到的分割结果与Level Set模型相似,但所用时间远比Level Set模型少.     

一种基于遗传算法的双T-Snake模型图像分割方法

Snake的初衷是为了进行图像分割，但它对初始位置过于敏感，且不能处理拓扑结构改变的问题。初始位置的敏感性可以用遗传算法来克服，因为它是一种全局优化算法，且有良好的数值稳定性。为了更精确地进行图像分割，本文提出了一种基于遗传算法的双T—Snake模型图像分割方法，它将双T—Snake模型解作为遗传算法的搜索空间，这既继承了T—Snake模型的拓扑改变能力，又加快了遗传算法的收敛速度。由于它利用遗传算法的全局优化性能，克服了Snake轮廓局部极小化的缺陷，从而可得到对目标的更精确的分割。将其应用于左心室MRI图像的分割，取得了较好的效果。     

一种心脏核磁共振图像左室壁内、外膜分割方法

为了充分利用心脏核磁共振图像(magnetic resonance image,简称MRI)中关于左心室的解剖和功能信息,必须先分割左室壁内、外膜.提出一种基于Snake模型的左室壁内、外膜分割方法.首先提出了Snake模型的卷积虚拟静电场外力模型CONVEF(convolutional virtual electric field),该外力场捕捉范围大、抗噪能力强、在C形凹陷区域等问题上性能突出,而且基于卷积运算,采用快速Fourier变换可以实时计算.就左室壁内膜的分割而言,考虑到左室壁的形状近似为圆形,引入基于圆形约束的能量项.对于左室壁外膜的分割,充分挖掘了左室壁内、外膜形状上的相似性和位置上的相关性,构造了形状相似性内能和一个新的边缘图,该边缘图用来计算新的外力场.基于所有这些策略并采用内膜的分割结果初始化,可以自动、准确地分割外膜.通过对一套活体心脏MR(magnetic resonance)图像进行分割并和手工分割结果和GGVF(generalized gradient vector flow) Snake模型的分割结果进行比较,结果表明该方法是有效的.     

一种基于主动轮廓模型的运动目标跟踪方法

分析了几种经典主动轮廓模型（即Snake）的优缺点．针对传统Snake在应用于目标跟踪时的一些缺陷,设计了自动初始化轮廓的算法．采用四邻域交替搜索法取代八邻域搜索方法以减少计算开销,并给出了一种较为实用的基于Snake的运动目标跟踪方法．通过实验证明了本方法的可行性．     

基于梯度矢量流Snake模型与图割的目标边界提取

针对梯度矢量流Snake模型因力场迭代次数过大造成运行时间长的不足,结合梯度矢量流Snake模型和图割理论提出了一种新的目标边界提取方法。该方法利用图割理论先对初始轮廓进行迭代寻优,使获得的轮廓线处在目标边界的“有效逼近域”内,然后将得到的轮廓线作为Snake的初始轮廓,最后利用梯度矢量流Snake模型准确提取目标边界。实验结果表明,该方法能够快速、准确地逼近到目标边界,并具有较强的抗噪性。