水平集方法在CT肝脏图像分割中的应用

水平集方法在医学图像分割上有着广泛的应用。作者使用水平集方法用于CT肝脏图像的分割 ,并针对CT图像的特点 ,提出了一种结合图像灰度和曲线曲率信息的速度函数 ,实验结果表明该方法是有效的。     

基于半隐差分的单参数水平集快速分割

针对传统水平集方法的模型中参数过多以及分割速度较慢的问题,提出一种新的快速水平集图像分割方法.该方法在Chan-Vese模型中引入惩罚函数项,用水平集函数梯度的模取代Dirac函数并只保留一个长度项中的参数,构造无须重新初始化且具有全局优化的新模型.算法的数值演化中新的半隐有限差分格式的构造缩短了每次迭代时间,而停止迭代判定式的引入提高了分割效率且得到了单参数取值规律.对合成图像、医学图像和视频图像的实验结果表明,该方法迭代步数少,使得分割快速、准确,能够满足视频跟踪的稳定和实时性需求.     

结合边缘检测和区域方法的医学图像分割算法

由于医学图像的复杂性,一般图像分割方法对于医学图像的分割效果并不理想.针对医学CT图像特点,提出了一种把边缘检测和基于区域方法相结合的图像分割算法,首先使用Sobel算子进行边缘检测,检测出目标可能的边缘像素集,并计算该点的平均灰度,然后利用该灰度及目标区域的连通性作为生长判别条件,利用区域生长法实现图像的准确分割.实验结果表明,该方法避免了单独使用边缘检测或基于区域法进行图像分割时的典型错误,结合了两者的优点,取得了感兴趣目标的良好分割效果.     

两种保持符号距离函数的水平集分割方法

Chan-Vese模型在图像分割领域正被广泛应用。然而,传统的水平集方法存在两个重要的数值问题:水平集函数不能隐式地保持为符号距离函数;由于采用梯度降方法求解使水平集演化速度缓慢。针对该问题提出两种快速分割方法加快演化速度:对偶方法和分裂Bregman方法。为了让水平集保持符号距离函数特性,利用投影方法加以约束,并采用增广Lagrangian方法加快收敛速度。实验结果表明,提出的两种快速分割方法比传统的梯度降方法分割效果好、计算效率高。     

一种改进的C-V水平集遥感图像分割方法

针对遥感图像边界模糊分割难的问题,提出了一种改进的基于小波变换的C-V水平集分割方法提高其分割准确性.该方法首先使用小波变换得到原图像的高频分量,初步定位图像中高频信号的空间位置;然后根据高频分量的幅值及其空间分布,借鉴反锐化掩模法的思想,增强图像高频信号对水平集分割的指导作用,并优化驱动水平集演化的内、外能量及曲线长度约束能量.实验证明,运用该方法对遥感图像的分割结果比传统水平集方法更准确,能有效的利用局部信息提高水平集能量项的有效性和分割结果的准确性.     

三维窄带水平集算法在内耳分割中的应用

为减少从颞骨螺旋CT（computed tomography）图像中分割内耳的手动交互量，阐述了基于区域竞争的窄带水平集算法的基本原理及其特点，构造了合适的速度函数来控制水平集函数的演化，并将该算法应用于颞骨螺旋CT图像中内耳的分割.通过建立三维模型表面上的点与3个正交截面的对应关系，可以快速确定弱边界所在的位置，然后在正交截面上手动编辑以去除多余的组织，得到完整的内耳.对3个病人的5例颞骨图像进行内耳分割实验，实现了4例内耳的完整分割、1例严重畸形内耳的不完整分割.分割1例内耳约需10 min.该方法具有分割速度快、手动交互少、结果表面均匀的优点.     

一种基于交互式快速水平集的阴影图像分割算法

因受光源等条件的影响,采集的原始图像常常存在着阴影,用传统的水平集方法分割图像,常把阴影误认为是目标．以带阴影的栗属（板栗）果实图像为例,提出一种交互式快速水平集方法实现图像分割．实验结果表明：该算法能够得到正确的阴影图像的分割结果,具有更佳的图像分割性能．     

一种改进的快速FCM图像分割算法

FCM算法对图像的模糊特征具有较强的鲁棒性,在图像分割方面得到了广泛应用。但FCM算法采用随机初始化聚类中心的方法,使算法在迭代次数上有一定的不确定性。为提高FCM算法的运算效率,提出一种基于确定初始聚类中心的快速FCM图像分割算法。用最大类间方差法多次划分图像的灰度区间,根据区间中像素点的灰度值来初始化聚类中心,以使其尽可能的接近最终分割的聚类中心,减少算法的迭代次数。实验结果表明,与传统的FCM算法相比较,改进后的算法可以通过较少的迭代次数及运算时间分割图像。且该算法可以应用于诸多采取随机初始化聚类中心的FCM相关的算法中,以提高算法的运算效率。     

基于图论分割的肺部CT图像的三维重建

为了得到精准的人体肺部CT图像的分割结果,采用改进的最小生成树法对人体肺部CT图像进行分割,再采用面绘制中的Marching Cubes(MC)算法进行三维重建,实现肺部的三维立体显示.通过实验仿真,验证了改进最小生成树算法的快速有效性,并将该算法与基于阈值分割的三维重建仿真效果进行对比.结果表明,改进后的算法能有效提高肺部CT图像三维重建的效率和完整度,在保证了快速三维重建的同时,三维重建的效果更佳,将为医生的医疗诊断提供有力的判断依据.     

基于GA-Otsu法的图像阈值分割及定量识别

针对传统Otsu法在图像分割中存在的计算量大、效率低的问题,提出了一种基于GA-Otsu的热波图像分割方法。该方法充分发挥了遗传算法的全局寻优能力,快速地求解热波图像分割的最佳阈值,缩短了损伤的分割时间。通过与人工阈值法的分割结果进行对比,表明本文方法不仅保持了冲击损伤的基本形状,而且对冲击点位置的分割提取也较为准确。最后,通过对缺陷的定量识别验证了本文方法在热波检测图像分割中的有效性。     

Allen-Cahn水平集的提花织物图像去噪研究

将相变理论中的Allen-Cahn方程用于提花织物图像去噪,提出一种基于该方程的水平集去噪算法(APNACM).算法利用非局部Allen-Cahn方程在平均曲率流中的面积保留特性,在去噪过程中较好地保留了织物纹线的形状.采用水平集对Allen-Cahn方程进行数值演化,有效提高了算法对复杂纹线拓扑形变的自适应能力.为减小对水平集进行有限差分计算的开销,采用改进快速行进算法(FMM)确定适宜的相邻水平集扩张速度.实验结果表明,该算法能够对提花织物图像进行快速去噪,且去噪效果很好.     

蚁群算法在二维Otsu图像分割中的应用

提出了一种基于蚁群算法和二维Otsu的图像分割方法,利用蚁群算法快速寻优的特点,求出二维Otsu图像分割的阈值分割点,对图像进行分割。根据源图像和邻域平滑后图像的灰度,以及灰度频数进行聚类。通过灰度直方图的峰值点设置精确的初始聚类中心,解决了蚁群算法运算次数多、计算量大的问题;针对具体应用,对聚类半径、信息激素和启发引导函数进行了修正。实验表明该算法速度快、划分特性好、抗噪声能力强,可以准确地分割出目标。     

结合全局和局部灰度拟合活动轮廓模型的图像分割算法

针对局部图像拟合(Local image fitting,LIF)模型对初始轮廓敏感和容易陷入局部极小的缺点,本文提出了一种基于图像区域信息的活动轮廓模型。本模型同时利用图像全局和局部信息来分割图像,其能量泛函由局部项、面积项、长度项和惩罚项4项组成。局部项将图像局部信息融入到模型中,使该模型能够有效分割灰度不均图像。面积项通过引入一个全局指示函数,加快了模型的收敛速度,且能避免陷入局部极小。惩罚项约束水平集函数逼近符号距离函数,使模型无需重新初始化,减少了分割时间。此外,为了实现对图像中感兴趣区域的分割,本文给出了模型的窄带实现方法。实验结果表明:本文模型对初始轮廓的敏感性低,收敛速度快,能准确分割灰度不均的图像,且其窄带实现方法能够实现对图像中感兴趣区域的分割。     

基于水平集的人脑MR图像分割方法

为了更好地对解剖结构和形状复杂的非均匀分布人脑图像进行分割,在水平集Chan-Vese模型的基础上引入Otsu技术,给出了基于水平集的人脑磁共振(magnetic resonance,MR)图像分割方法.该方法利用Heaviside函数描述区域内图像分布信息,通过最大类间方差来反映区域间图像分布方差信息,2部分信息经融合后构建新的能量函数,以引导图像分割过程,最终得到所期望的人脑图像分割结果.采用2个数据集提供的人脑图像数据进行实验,结果表明:所提方法在相似性度量和正误率度量方面,与其他方法相比都有明显的优势,可以很好地实现人脑图像的分割.     

全时域初值推进边界元法分析氯盐侵蚀下混凝土结构服役寿命

通常采用的分时段逐步推进边界元法在分析氯盐对混凝土的侵蚀问题时存在缺陷。为此,研究建立了全时域初值推进边界元法,据此计算了氯盐侵蚀环境中钢筋混凝土结构的服役寿命,分析了氯离子扩散维数对混凝土中氯离子浓度和服役寿命的影响。研究了分时段逐步推进边界元法计算氯离子扩散时产生问题的原因。算例结果表明：混凝土中氯离子扩散的维数将直接影响到混凝土结构的服役寿命,必须在设计中加以考虑。而且,全时域初值推进边界元法可以消除混凝土中氯离子扩散域内的积分项,避免域内离散,因此与分时段逐步推进边界元法相比,能够简化计算格式,提高迭代收敛过程的稳定性和计算结果的精度,减少计算耗时。     

医学CT图象中多组织剖视绘制方法

提出了一种基于面绘制模型的多组织绘制方法：剖视绘制,并在微机环境下以动物树獭的 Ｃ Ｔ图象为例进行了实验。实验证明,与目前基于直接体绘制模型的方法相比,新方法具有易于实现、绘制速度快、操作简单等特点,是微机环境下实现多组织剖视绘制的一种可行实用的方法。     

一种改进的变分水平集车辆检测技术

针对传统运动目标检测算法存在适应性差、对噪声较敏感等缺点,提出一种基于变分水平集快速提取边缘模糊运动目标的方法。该算法利用主动轮廓模型进行边缘检测约束,并结合变分水平集方法进行二次演化获得准确的图像分割。实验证明,该方法能够快速准确的分割运动目标,对于复杂环境有较好的适应性和鲁棒性。     

医学图像感兴趣区域的提取

提出了一种结合Watershed变换和融合ROI信息的单调推进Snake模型的感兴趣区域提取的新方法.通过非线性扩散滤波对原始图像进行平滑,利用Watershed算法对图像进行过度分割,采用Snake模型提取出感兴趣区域,并由ROI能量函数推导出区域速度函数项,与基于边界的速度函数融合,根据区域之间的统计特性的相似度,重新定义Snake模型的速度函数.实验表明,该方法能够精确地提取对比度低且细窄的ROI区域.