基于遗传算法的主动轮廓模型

由 Kass等人提出的主动轮廓模型 ,本质上是一条能量最小化的轮廓曲线 .它作为一种全新的采用自上而下机制的图象目标提取方法 ,由于它有效地利用了高级信息 ,从而提高了目标提取的速度和准确性 ,已经在数字图象处理和计算机视觉领域得到了广泛的应用 .原始的主动轮廓模型算法可以分为构造能量函数、推导欧拉方程、离散化和迭代求解 4步 .但该算法存在许多问题 ,为此在分析原始主动轮廓模型算法和一些改进算法的基础上 ,提出了一种基于遗传算法的主动轮廓模型算法 ,并给出实验结果 .实验结果证明 ,基于遗传算法的主动轮廓模型不仅成功地解决了原方法收敛易陷入局部最小值的问题 ,也提高了目标提取的成功率 .     

针对凹陷轮廓改进的主动轮廓模型

针对传统主动轮廓模型不能有效拟合凹陷轮廓的问题进行研究,从内部、外部能量两方面进行分析。通过模拟流体压力的思路对内部能量项中的弹性能量进行改进,提出一种针对凹陷轮廓改进的主动轮廓模型——Area Snake,并对其理论模型、实现细节和不足进行讨论。实验表明,Area Snake对凹陷轮廓有着较好的拟合性能。     

基于改进的主动轮廓模型及光流估计的标记线跟踪

在心脏核磁共振图像分析中，标记线的跟踪是心肌运动分析及3维运动重建的重要步骤。为了提高心脏标记线跟踪的准确性，首先使用改进的基于动力学方程的主动轮廓模型来对标记线进行跟踪，并根据标记线的特点，引入了3种弹性势能，然后采用了新的内能函数，并使用新的方法来产生图像势能，由于改变了原模型中轮廓线初始速度为零的假设，并引入了光流估计作为轮廓的初始速度，从而提高了跟踪结果的准确性。对多序列心脏收缩期核磁共振图像的实验结果表明，该算法可以获得较好的跟踪效果。     

改进的主动轮廓模型在脑肿瘤MRI图像轮廓提取中的应用

针对主动轮廓模型(Snake)处理图像时的初始轮廓选取问题,采用改进的区域增长法对图像进行预分割,并将得到的边缘作为主动轮廓模型的初始边缘轮廓;然后分别用sobel算子与梯度矢量流(GVF)代替图像梯度进行主动轮廓模型外部能量的计算,在速度满足要求的情况下,提高了目标区域的提取精度.实验结果表明,基于GVF的主动轮廓模型在脑肿瘤的轮廓提取中能取得更好的效果.     

基于目标轮廓的图像检索模型的改进策略

图像检索的工作可以基于目标形状来进行，现有的此类系统通常用手工勾勒边界来提取目标，尽管绕开了图像自动分割的基本难题，却也影响了它们的实用性。本文根据图像检索和图像分割的特点，提出了四条改进策略，以此为基础，建立了基于目标轮廓的图像检索的原型系统，并做了初步的测试。     

基于恒定曲率变化的主动轮廓模型

随着主动轮廓模型（又称snake模型）被广泛应用于无人参与的自动化任务,人们对模型的鲁棒性和自适应能力提出了更高的要求.而传统内部力模型的收缩效应,过平滑作用,及缩放可变性,导致了内部力模型的参数调整困难,很难由程序自动进行调整.据此,提出了基于恒定曲率变化的内部力模型.该模型不仅具有缩放不变性,而且在保证轮廓光滑连续的同时,未引入其他的副作用（如收缩,过平滑等）,提高了模型参数的鲁棒性.实验结果表明,该模型精确提取目标轮廓的能力得到增强,能够成功提取存在高曲率位置的凹陷轮廓,而且内部力大小衰减迅速,对轮廓点的增删不敏感,保证了模型快速稳定地收敛到期望轮廓.     

三维轮廓光切法测量的图像获取及处理

介绍了基于光切法的脚型三维轮廓测量原理，针对多CCD光切测量系统组成，提出一种使用中轴跟踪和改进测偏原理相结合的高精度提取轮廓光带中心线的新方法，详述了光切面轮廓图像的提取及处理过程，并通过对提取中心线的坐标变换，获得了完整的脚型断面轮廓数据。实验结果表明该方法处理效果令人满意。     

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。     

基于主动轮廓模型的玉米种子高光谱图像分类

提出将主动轮廓模型(Active contour model,ACM)应用于玉米种子的高光谱图像分割中.首先,通过高光谱成像系统获取9个品种共432粒玉米种子的高光谱反射图像,利用基于主动轮廓模型的图像分割法对玉米种子高光谱图像提取目标区域轮廓,得到单波段下每粒玉米种子12个形状特征参数,然后通过主成分分析法(Principal component analysis,PCA)对特征数据降维,结合波段间的相关性选出12个最优波段,最后利用误差反向传播(Back propagation,BP)神经网络模型进行建模分类,与传统的阈值分割法相比,取得了更好的分类效果.研究结果为高光谱图像目标轮廓提取提供了一种新方法.     

基于全局主动轮廓模型的图像分割研究

基于区域信息的Mumford-shah分割模型中,由于图像对象灰度分布的不一致性,分割曲线易陷入局部最小值,不能获得完整边界分割.提出了一个全新的主动轮廓模型,基于局部区域信息创建能量驱动曲线演化,通过竞争关系约束曲线的演化范围,确保模型能收敛于全局静态最小值.实验结果表明,分割模型可以同时分割多个灰度分布不均匀的对象,对噪声具有较好的鲁棒性.     

基于动态轮廓模型的羽毛分割改进算法

从羽毛图像中分割毛杆适合采用动态轮廓模型,而原始原模型易受局部强边缘干扰产生偏差,且计算规模偏大。根据毛杆的特性,提出用毛杆中心线和毛杆宽度来代替毛杆轮廓,把模型中二维轮廓曲线变化成两个相互独立的一维函数,并据此修改能量方程。改进算法利用对称性避免强边缘干扰,减少了计算规模,能实现全自动分割。实验表明该算法具有较强的抗噪性,使分割毛杆效果良好,能满足工业需要。     

主动轮廓线舌体轮廓自动提取

主动轮廓线模型在分割图像时可以定位目标物体的边界,但是对初始点敏感和无法凹陷收敛等困难限制了该模型的推广.对梯度向量流模型研究后发现:该模型计算外部作用力场将图像的边界信息延展至离边界较远的图像区域,经过充分的迭代计算之后,边界信息可以覆盖大部分图像区域,这样就能解决模型固有的困难.舌体分割实验表明可以有效地解决该问题.     

一种区域自适应主动轮廓模型的图像分割方法

为了有效地分割灰度不均匀图像,提出了一种区域自适应主动轮廓模型,在该模型中,定义了一个包含全局能量项和局部能量项的能量泛函。在算法的初期,全局能量项占主导地位,它具有收敛速度快、对初始轮廓不敏感的优点。在算法的后期,局部能量项占主导地位,它具有定位精度高的优点。理论分析和实验结果表明,该模型具有收敛速度快、分割精度高、对初始轮廓不敏感等优点。     

基于模糊连接度的交互式活动轮廓模型

由于活动轮廓模型能量函数是非凸的,图像分割的结果易于陷入局部最优.为了克服该问题,提出一种基于凸活动轮廓模型的交互式彩色图像分割方法.该方法的新能量函数不仅充分利用边缘信息和颜色信息,还包含一种新定义的空间位置信息.通过模糊连接度构造空间位置信息,将其自适应地融合到活动轮廓模型中.在数值优化过程中,采用分裂Bregman方法获得新模型的全局最优解.针对多幅彩色自然图像作对比实验,结果表明新方法能够准确、快速地得到理想的分割结果.     

改进主动轮廓线模型在图像分割中的应用

主动轮廓线模型(Active Contour Model,ACM),也称作蛇(Snake)模型,是一种常用的图像分割算法。在基于主动轮廓线的图像分割中,深度凹陷边界的逼近和弱边界区域的分割一直是一个难点。引入了一种局部纹理模型(Local Profile Model)匹配算法,通过匹配沿控制点法线方向像素和局部纹理模型可以确定弱边界区域的真实边界,并结合一种新的计算控制点曲率外力的算法,使得主动轮廓线模型能够逼近图像的深度凹陷区域的同时提高算法的收敛速度。实验结果表明,该方法是有效的。     

一种改进的活动轮廓模型图像分割方法

基于全局信息的活动轮廓模型不能有效分割灰度不均匀图像,而基于局部信息的活动轮廓模型对轮廓初始化位置比较敏感。为此,提出结合全局信息和局部信息,构造新的符号压力函数（Signed Pressure Force,SPF）,替代Selective Binary and Gaussian Filtering Regularized Level Set（SBGFRLS）模型中的符号压力函数,同时构造一种新的气球力函数,并采用SBGFRLS水平集方法演化轮廓曲线来分割图像的方法。实验结果证明该方法能有效分割灰度不均图像,同时对轮廓初始化位置不敏感,对噪声有较好的抗干扰性。     

Object's contour detection scheme based on image fusion

Three novel object's contour detection schemes based on image fusion are proposed in this paper. In these schemes an active contour model is applied to detect the object's contour edge. Since an object's contour in an infrared (IR) image is usually clearer than that in a visible image, the convergent active contour in a visible image is improved with that in an IR image. The first contour detection scheme is realized by revising the shape-preserving active contour model. The second scheme minimizes the B-spline L ₂ norm's square of the difference of the B-spline control point vectors in two modal images. Contour tracking and extraction experiments indicate that the first scheme outperforms the second one. Moreover, a third scheme based on the active contour and pixel-level image fusion is proposed for images with incomplete but complementary scene information. An example using contour extraction of a partially hidden tank proves its efficacy.     

基于主动轮廓的声呐图像水雷识别方法

针对声呐图像具有噪声大、目标边缘模糊等特点,提出了一种基于主动轮廓的声呐图像水雷目标识别方法.首先根据水雷目标在声呐图像中的形状特征,采用水平集思想,得到了引入超椭圆形状约束的水平集函数;然后根据水雷目标在声呐图像中的灰度特征,采用Chan-Vese模型的演化思想,提出了一种基于超椭圆形状约束的多相水平集主动轮廓模型.将该模型用于声呐图像水雷目标的识别实验,实验结果表明,该方法对声呐图像中的水雷目标具有很好的识别效果,而且具有抗噪性和抗变形性能.     

基于Gabor小波的几何活动围道纹理图像分割方法

用活动围道分割纹理图像时,纹理经常被分割为一个个独立的区域,影响了分割的质量。针对此问题,提出了一种基于Gabor小波的几何活动围道分割新方法。该方法先用Gabor小波对纹理图像进行特征提取,再用几何活动围道模型进行分割,模型求解时采用了无需初始化的曲线演化方法,减少了计算量。对自然界真实图像和合成纹理图像的分割实验结果说明,与传统几何模型分割法相比,提出的分割方法精度高、速度快。     

形状约束下活动轮廓模型冠脉血管图像多尺度分割

目的 由于计算机断层血管造影(CTA)图像的复杂性,临床诊断冠脉疾病往往需要经验丰富的医师对冠状动脉进行手动分割,快速、准确自动分割出冠状动脉对提高冠脉疾病诊断效率具有重要意义。针对双源CT图像特点以及传统单一基于区域或边界的活动轮廓模型的不足,研究了心脏冠脉3维分割算法,提出一种基于血管形状约束的活动轮廓模型分割方法。方法 首先,利用改进的FCM(fuzzy C-means)对心脏CT图像感兴趣区域初分割,其结果用于初始化C-V模型水平集演化曲线及控制参数,提取感兴趣区域轮廓。接着,由3维心脏图像数据获取多尺度梯度矢量信息构造边界型能量泛函,然后利用基于Hessian矩阵的多尺度血管函数对心脏感兴趣区域3维体数据增强滤波,获取血管先验形状信息用于约束能量泛函。最后融合边界、区域能量泛函并利用变分原理及水平集方法得到适合冠脉血管分割的水平集演化方程。结果 由于血管图像的灰度不均匀,血管末端区域更为细小,所以上述算法的实施是面向被划分多个子区域的血管,在缩小的范围内进行轮廓的演化。相比于传统的血管分割方法,该方法充分融合血管图像的先验信息及梯度场信息,能够从灰度及造影剂分布不均匀的冠脉血管图像中准确分割出冠状动脉,对于细小的血管结构亦能获得较好的分割效果。实验结果表明,该方法只需在给定初始轮廓前提下,有效提取3维冠脉血管。结论 对多组心脏CT图像进行分割,本文基于血管先验形状约束的活动轮廓模型可以准确分割出冠脉结构完整轮廓,并且人工交互简单。该方法在双源CT冠脉图像自动分割方面具有较好的正确率与优越性。