基于CT图像的脊椎骨组织分割

研究的内容是对CT图像切片进行三维重建并从重建的三维脊柱模型上分离出单个的脊椎椎骨。主要包括：对原始带噪CT图像进行噪声去除,对CT图像进行单一阀值结合形态学的分割,并仅保留脊椎部分图形;对分割后的结果进行三维重建,得到整个脊柱的三维模型;使用空间超邻域算法,将单个的脊椎椎骨从脊柱三维模型上分离出来。实验结果表明分离出来的单个椎骨效果良好,自动化程度较高,对虚拟脊椎矫正手术有一定的指导意义。     

利用欧氏距离变换Snake模型分割脊椎CT图像

在计算机虚拟脊椎矫正系统中,为模拟钢钉打入椎骨后相关脊椎骨产生位移和旋转,需要建立患者脊柱的三维模型。由于脊椎结构复杂,空间位置相互交错,造成了在靠近上下椎骨连接区域的CT图像中既有当前椎骨的图像,还有相邻其它椎骨的部分骨组织图像的状态,用传统的分割方法很难从脊柱的CT序列图像中分割出单个的椎骨。在传统Snake模型算法基础上,通过引进一种新的能量表达方法,改善了传统算法对具有复杂凹形轮廓物体分割效果差的缺点,在脊椎CT图像分割中取得了良好的效果。     

基于数学形态学和区域合并的医学CT图像分割*

针对传统分水岭算法分割腹部CT图像存在的过分割情况,提出了一种基于形态学优化和区域合并的分水岭分割算法。该方法先利用多尺度数学形态学方法检测出梯度图像,并用形态学重构去除细密纹理和噪声引起的局部极值,然后进行分水岭变换。为了产生有意义的分割,采用简单的区域灰度均值对变换后的图像进行有效的合并。实验结果表明,该方法能有效解决分水岭算法的过分割问题,得到较好的分割效果。     

根系CT序列图像区域生长分割的新方法

在对传统区域生长算法改进的基础上,针对原位根系CT序列图像的特点,提出了一种基于区域生长的植物根系CT序列图像分割算法。通过对208幅JPEG格式的植物根系CT序列图像进行直方图分析,确定植物根系区域的分割阈值范围,结合阈值分割实现改进区域生长法对单层根系图像进行分割得到目标区域。在此基础上,利用植物根系在介质环境中的空间连续性,进一步实现仅在选择单幅图像种子点的情况下一次性完成整套CT序列图像的分割。借助MITK（Medical Imaging Toolkit）工具箱对分割好的原位根系CT序列图像进行三维重建,对三维模型进行不同角度观测来判断分割的正确性。实验结果表明,该算法分割速度快、精度高,能够有效地去除CT图像背景中杂质像素,准确提取出植物根系目标区域。     

植物根系原位CT图像分割方法的研究进展

植物根系原位CT图像的分割是植物根系三维重建和定量分析的基础.在综述了有关领域常见图像分割算法的基础上,分析了植物根系原位CT序列图像分割研究中存在的问题,提出了原位根系CT序列图像分割算法研究的新思路.指出原位根系CT序列图像分割算法的研究应针对CT序列图像的特点、结合根系空间构型的先验知识,综合利用数学形态学、模糊理论以及神经网络等理论方法,重点在提高算法的精度和鲁棒性.     

基于等周算法的图像分割

采用一种基于图论的等周算法对图像的分割进行了研究。首先利用等周算法对静止图像进行分割,并与边缘检测和区域检测的两种分割方法进行结果比较;接着利用等周算法并结合数学形态学处理对图像序列的分割进行了研究。实验结果表明：等周算法不仅可用于静止图像的分割,也可应用于图像序列的分割。基于等周算法可获取更为精确的分割结果,是一种快速的图论分割方法。并且结合形态学处理可对低对比度的目标获取好的分割结果。     

一种融合颜色和空间信息的区域生长算法

该文提出了一种基于图像颜色和局部空间信息的种子区域生长算法,并用于彩色图像分割。该算法首先根据相对欧式距离使用均值聚类算法对图像进行颜色量化,形成图像的初始分割结果,然后通过计算局部颜色散度,进行分级区域合并,最后,利用形态学相关算法对分割区域的边缘进行平滑。实验表明,该算法能得到与人类视觉判断相一致的有意义区域的分割。     

基于遗传算法的原位根系CT图像的模糊阈值分割

原位根系CT图像的精确分割是实现植物根系3维重建和定量分析的重要基础。为了对原位根系CT序列图像进行准确、有效的分割,针对原位根系CT序列图像固有的模糊性特征,设计了一种基于遗传算法的模糊多阈值图像分割方法。该方法首先通过直方图分析确定了原位根系3维分割的初始阈值范围;然后通过设计一种模糊隶属度函数, 将图像模糊划分为若干个不同的区域; 最后采用最大模糊熵准则,并借助遗传算法寻找确定了一组序列图像的最佳分割阈值。编程实验结果证实,该算法不仅能更加准确、有效地对植物根系原位CT序列图像进行分割,并可提高图像阈值分割的精度和效率。     

一种基于区域生长的CT序列图像分割算法

提出一种基于区域生长的CT序列图像的分割算法。在第一张待分割目标区域中选取一个种子点,利用四领域的生长规则对种子点进行区域生长,得到一组点集,将这个点集投影到下一张CT图像中,得到一组新的点集,再提取该点集的轮廓,最后对该轮廓上的点进行四领域的区域生长,分割出最终的目标区域。实验结果表明,该分割算法不仅适用于简单的图像分割问题,而且对于背景复杂、光照不均匀的图像也能取得较好的分割效果。     

基于Top-hat变换和角点检测的MRI脊椎分割算法

脊椎骨骼提取的精度直接影响到脊椎三维重建的效果。针对MR(Magnetic Resonance)脊椎图像成像不均匀的特点,提出一种利用Top-hat变换和角点检测结合的脊椎骨骼提取算法。首先利用Top-hat变换增强脊椎块与周围组织间的对比度,进而用大津法(OTSU)分割图像,获得脊柱的粗分割结果;然后使用改进的CSS(Curvature Scale Space)角点检测算法作用于粗分割图像,获取图像的有效角点;最后通过拟合角点,得到脊柱两侧的曲线,从而分割出脊柱区域。实验表明,该方法可以精确分割出脊椎部分,而且分割的结果可以应用于同一病人同序列的其他图像中,缩短了分割时间,具有较好的应用前景。     

基于圆形约束C-V水平集的肺部CT图像病灶分割

针对肺部CT图像中圆形病灶区域的分割问题,对Chan-Vese水平集图像分割方法进行了分析和改进,提出了基于圆形约束的C-V水平集模型,进而提出了基于圆形约束水平集的肺部图像病灶分割算法,解决了图像中大小不同的多圆检测问题。对合成图像和实际临床肺部CT图像进行了分割实验,结果表明,该方法可以较好地分割出图像中的多个圆形区域,算法具有较好的抗噪性,实现速度较快,有利于实现肺部CT图像肺结节自动检测。     

基于CT心脏图像的腔体区域分割新算法

在心脏图像处理中,为解决心脏四腔过分割问题,使用基于直方图的多阈值分割和标记分水岭分割相结合的新方法.由于CT心脏腔体区域灰度十分相似,组织相互连通,采取单一阈值分割无法得到目标区域,新算法使用多阈值分割,根据图像对应的直方图选择合适的阈值,并将分割结果作为基于标记的分水岭分割算法的输入图像,最终获得心脏的腔体区域,最后,通过重建得到左心房心室的三维结构图.而与其他分水岭改进方法相比,该算法以基于直方图的多阈值分割为前提,标记提取更为准确,目标组织边界清晰,能够获得更加理想的分割结果,有效降低了仅使用分水岭算法存在的过分割现象.     

Skin cancer extraction with optimum fuzzy thresholding technique

This paper discusses a new approach to segment different types of skin cancers using fuzzy logic approach. The traditional skin cancer segmentation involves the analysis of image features to delineate the cancerous region from the normal skin. Using low level features such as colour and intensity, segmentation can be done by obtaining a threshold level to separate the two regions. Methods like Otsu optimisation provide a quick and simple process to optimise such threshold level; however this process is prone to the lighting and skin tone variations. Fuzzy clustering algorithm has also been widely used in image processing due to its ability to model the fuzziness of human visual perception. Classical fuzzy C means (FCM) clustering algorithm has been applied to image segmentation with good results; however, the classical FCM is based on type-1 fuzzy sets and is unable to handle uncertainties in the images. In this paper, we proposed an optimum threshold segmentation algorithm based on type-2 fuzzy sets algorithms to delineate the cancerous area from the skin images. By using the 3D colour constancy algorithm, the effect of colour changes and shadows due to skin tone variation in the image can be significantly reduced in the preprocessing stage. We applied the optimum thresholding technique to the preprocessed image over the RGB channels, and combined individual results to achieve the overall skin cancer segmentation. Compared to the Otsu algorithm, the proposed method is less affected by the shadows and skin tone variations. The results also showed more tolerance at the boundary of the cancerous area. Compared with the type-1 FCM algorithm, the proposed method significantly reduced the segmentation error at the normal skin regions.     

双边滤波和标记分水岭的CT心脏图像分割

由于心脏舒张、收缩以及血液的流动,CT心脏图像易出现弱边界、伪影,传统分水岭算法易产生过分割,为此,提出一种双边滤波和标记分水岭相融合的CT心脏图像分割方法（BF-WS）。采用双边滤波算法对心脏图像进行平滑滤波,并采用形态学对图像进行重构,以消除图像噪声,保留边缘信息,采用改进Otsu算法提取CT心脏图像的内、外标记,并采用分水岭分割算法实现CT心脏图像分割,采用临床CT心脏图像在Matlab平台进行性能测试。结果表明,BF-WS提高了CT心脏图像分割准确率,与专家分割结果十分接近,较好地解决了传统分水岭算法过分割难题,可以为临床医学诊断提供重要依据。     

基于增强补种的混合水平集CT图像分割

针对医学图像CT图像像素不均匀对图像局部分割算法影响较大的问题,提出一种基于Lagrangian粒子增强补种算法的混合水平集医学CT图像分割算法。首先,针对局部图像的非均匀性,通过在计算水平集公式前先计算Lagrangian标记粒子来重建内嵌交接界面,从而提高水平集算法的质量守恒特性;其次,针对传统粒子方法在处理界面奇异性和复杂几何相关问题上的不确定性,通过增加速度矢量和单位法向量来促进奇异点和拓扑变化点速度场的收敛;最后,通过在合成数据测试集和真实CT图像上的仿真测试表明,所提算法在边缘分割收敛精度及运算速度上均要优于对比算法。     

Multimodal image registration system for image-guided orthopaedic surgery

We present a novel multimodality image registration system for spinal surgery. The system comprises a surface-based algorithm that performs computed tomography/magnetic resonance (CT/MR) rigid registration and MR image segmentation in an iterative manner. The segmentation/registration process progressively refines the result of MR image segmentation and CT/MR registration. For MR image segmentation, we propose a method based on the double-front level set that avoids boundary leakages, prevents interference from other objects in the image, and reduces computational time by constraining the search space. In order to reduce the registration error from the misclassification of the soft tissue surrounding the bone in MR images, we propose a weighted surface-based CT/MR registration scheme. The resultant weighted surface is registered to the segmented surface of the CT image. Contours are generated from the reconstructed CT surfaces for subsequent MR image segmentation. This process iterates till convergence. The registration method achieves accuracy comparable to conventional techniques while being significantly faster. Experimental results demonstrate the advantages of the proposed approach and its application to different anatomies.     

基于断层图像分割的三维匹配插值

CT和MRI图像断层之间的距离远大于断层内部像素间的距离,三维剂量场的计算等工作通常需要等间隔分布的三维图像数据。目前常用的基于灰度插值方法会引起图像边界模糊,而基于形状的插值方法不能得到整个图像的数据。为解决这一问题,文中提出了一种基于断层图像分割的三维匹配插值算法。通过对断层图像进行分割,获得断层图像的空气、软组织和骨骼等区域信息。对相同密度区域采用匹配插值,不同密度区域采用缩放区域大小作为插值数据,使新的图像不仅在灰度上,而且在组织形状上介于原来的断层图像之间,满足了医学图像插值要求。和线性插值方法相比,新算法提高了插值图像的质量,插值结果可有效地应用于构建三维体模型。     

基于分数阶微分增强的肺CT图像血管分割

为了提高对肺CT图像中血管自动分割的准确性,提出基于分数阶微分增强的局部子区域分割方法。通过对肺CT图像的增强、分割方法和分数阶微分对图像细微细节的增强能力的比较和研究后, 该方法先采用构建的分数阶微分算子对肺CT图像加以增强后, 再用两个控制指标获取的局部区域最优阈值来分割肺血管。实验结果表明, 它可以有效地提取肺血管网络并且能够分割得到更为丰富的血管细节; 对比传统方法的肺血管分割结果,它能更准确地分割出肺CT图像中的血管。     

基于约束随机游走的肿瘤图像分割方法

精确的肺部肿瘤区域分割对于放射治疗和手术计划的制定至关重要。针对目前基于单模态图像的肺部肿瘤区域分割的精度较低等问题,综合PET和CT图像的优缺点,提出一种全新的多模态肺部肿瘤图像分割方法。首先,使用区域生长法和数学形态学法对PET图像进行预分割以获取初始轮廓,初始轮廓用于获取PET图像和CT图像上随机游走所需的种子点,同时作为约束加入到CT图像的随机游走过程中;依据CT图像解剖特征较强的特点,利用CT解剖特征改进PET图像上随机游走的权值;最终将 PET图像和CT图像上随机游走所获得的相似度矩阵进行加权,在PET图像和CT图像上获得一个相同的分割轮廓。实验表明,相较于其他传统分割算法,所提方法在肺部肿瘤区域分割上具有更高的精确度和更好的稳定性。     

区域生长的轮对图像分割

轮对作为列车的重要组成部分,其踏面磨耗参数的在线检测对保障轨道交通安全具有重要意义。在基于光截图像测量技术的轮对外形尺寸动态检测中,能否获取完整的轮对轮廓图像至关重要。针对轮对图像特点,提出一种基于区域生长的轮对图像分割新算法。该算法根据不同情况下轮对图像特点,通过基点位置选取恰当的种子点,并确定合适的生长准则。经过区域生长,有效地提取轮对轮廓图像。通过大量图像验证,该算法分割结果图的交迭面积比大于80%,误分面积比小于0.02%。可以在多种情况下有效地提取轮对轮廓曲线,具有良好的抗噪能力。