肺实质CT图像细化分割

目的 由于肺部CT图像中各组织结构复杂、灰度分布不均匀,造成肺实质部分难以准确分割和提取。为了提高肺实质分割的准确率,本文提出了一种基于超像素的细化分割与模糊C均值聚类相结合的自动分割算法。方法 该算法充分利用肺部CT图像的灰度、纹理特征,同时为了正确标记超像素的分类,引入一种空间邻域信息来增强空间约束进而有效地解决灰度不均匀的问题,它能够对肺实质进行分割并除去其周围的主血管,然后利用形态学知识去除肺部的分支血管。结果 在临床患有四类疾病的患者CT图像数据集上采用改进的图像特征,使得肺实质分割的准确率提高了0.8%。同时,算法准确率提高到99.46%。结论 实验结果表明,本文算法能够实现肺部CT图像肺实质的自动细化分割,结果准确适用。该算法鲁棒性好、速度快,是一种精确有效的自动肺实质分割方法。     

融合超像素和CNN的CT图像分割方法

提出了一种融合超像素和CNN的CT图像器官主动轮廓分割方法。用超像素SLIC方法将CT图像网格化并分配标签;将网格化后图像作为数据集训练CNN网络分割出器官（如肝脏、肺部等）边界超像素,并将这些超像素的种子点连接成为粗分割边界;将粗分割边界作为初始轮廓,进行模糊主动轮廓分割得到CT图像中器官的边界。经过实验对比,该方法对肺部CT图像的分割平均DC系数达到97%、平均ASD系数达到1.23 mm。在肝脏CT图像方面与参考算法进行相比,在保证分割精度的前提下,VOE系数平均减少1%,切片图像的分割时间平均提高10 s。     

改进的模糊聚类亚实质肺结节3维分割

肺癌是当今对人类健康与生命危害最大的恶性肿瘤之一.早期肺癌一般表现为肺结节,如能及时从肺部CT图像中检测到肺结节,便能及早发现肺癌,经治疗后可有效延长患者的生存时间,所以CT图像是肺癌诊断和疾病治疗的重要依据.但对全肺进行螺旋CT扫描产生的大量图像给人工检测肺结节带来了困难,因此,基于CT图像的肺结节计算机辅助检测(CAD)技术应运而生.由于CAD能有效辅助放射科医生提高肺结节的检测准确率与工作效率,降低漏诊与误诊率,因此,CAD成了目前生物医学工程领域的研究热点之一.尽管目前报道的CAD系统所采用的方法各有不同,但基本上都是遵循以下步骤完成:1)CT图像的预处理;2)肺结节的分割;3)特征提取及优化选择;4)肺结节的分类识别.其中对结节的精确分割与否直接影响到后续的特征选择与优化,而特征选择与优化又进而影响到分类器的分类属性,所以肺结节分割是基于CT图像的肺结节计算机辅助检测的关键步骤.肺结节可细分为实质性结节(solid nodule)和亚实质性结节(sub-solid nodule).其中完全屏蔽肺实质的结节称为实质性结节,否则称为亚实质性结节.实质性结节表现为边界比较规则的类圆形病灶,且密度较高、边界清晰,因此较容易分割,对实质性肺结节的分割国内外均有大量文献报道.与实质性肺结节相比,亚实质性肺结节其密度表现为磨玻璃影(GGO),且边缘不清晰(多带毛刺)、没有特定的形状.实质性结节中93％以上为良性病灶,而因为带有GGO,亚实质性肺结节的恶性化程度较实质性结节而言表现得较高.因此,亚实质性结节的精确分割对发现早期肺癌更具应用价值,也面临更大的难度和挑战.模糊聚类算法是一种基于模糊数学的常用的灰度图像分割方法,适合解决灰度图像中存在的模糊和不确定性问题.而经典的模糊聚类算法及其数种改进算法在聚类过程中具有明显的缺点和不足,仅考虑了每个像素的灰度值分别与各聚类中心的距离,未考虑相邻像素之间的影响及利用图像的空间信息,在分割时可能会丢失图像部分信息,所以不适用于亚实质性肺结节分割.针对肺CT图像中亚实质性肺结节的特点,对模糊C均值聚类(FCM)及其改进算法核模糊聚类(KFCM)和加权核模糊聚类(WKFCM)进行实践,提出一种改进的利用血管及类别结构信息加权的适用于亚实质肺结节的核模糊聚类(IWKFCM)3维分割方法.该方法首先从肺CT序列图像的中心层中手动选取结节感兴趣区域(ROI),然后在由ROI临近层确定的3维感兴趣区域(VOI)内进行IWKFCM聚类,最后对聚类结果进行3维连通域标记及形态学处理得到最终结节的分割结果.本文分别采用36个LIDC标准数据和18个临床数据对所提出的分割方法进行评价,以放射科医生手动分割的区域作为金标准计算重合率,其均值分别为71.65％及76.18％,且假阳性率及假阴性率均低于17％.实验结果表明,相较于FCM,KFCM与WKFCM等未改进算法,IWKFCM能够获得更准确的分割结果,并且分割效果同时优于目前文献报道的其他非模糊数学方法,为基于CT图像的肺结节计算机辅助检测提供了一种分割亚实质性肺结节的工具.     

最佳阈值法结合改进的Freeman链码的肺实质分割

肺部CT图像中肺实质的精确分割是肺部疾病检测和诊断的关键步骤。针对传统的图像分割方法对CT图像中肺实质分割效果不理想,提出了一种基于最佳阈值法和改进的Freeman链码的肺实质分割方法。首先,用最佳阈值法实现肺部初分割,然后对肺实质进一步处理得到肺实质模板,再结合改进的Freeman链码法和Bezier曲线对存有缺陷的模板进行修补,最后与肺部CT图像相乘来提取肺实质。肺实质分割精度在图像对比清晰度和肺实质区域特征一致性方面都有一定的改善,分割准确率平均达到96.8%。实验结果表明,对于边缘性结节以及不同的肺部病灶,该方法都具有理想的分割效果,具有较好的准确性和鲁棒性。     

一种新的高光谱遥感图像超像素分割方法

为了解决简单线性迭代聚类算法在高光谱遥感图像超像素分割任务中分割精度较低的问题,提出一种基于多级线性迭代聚类结合改进标签传播算法(LPA)的新的无监督高光谱遥感图像超像素分割方法。首先,扩充简单线性迭代聚类(SLIC)的适用范围至多通道对高光谱图像进行超像素初分割;然后,对色彩标准差较大的超像素进行多级迭代细致分割,引入基于局部二进制模式的高光谱遥感图像纹理特征提取方法计算高光谱图像纹理特征并融合多段光谱特征计算超像素间相似度以构建带权图网络;最后,改进LPA社区发现方法进行超像素合并,将改进的标签传播算法运用于超像素合并可以得到更加稳定准确的超像素合并效果,提高超像素分割精度。将该方法与多种方法进行比较,结果表明,该方法对高光谱遥感图像的超像素分割结果更准确,超像素边缘更贴合真实地物边界,能有效改善高光谱遥感图像超像素分割中精度较低的问题。     

基于CT图像的肺实质分割方法

诊断肺癌的重要手段之一是高分辨率CT(High Resolution ComputedTomography,HRCT)扫描,但是医生需要丰富的阅片经验以及大量的精力时间才能阅读海量的CT图像信息。为了减少医生的精力损耗和降低漏诊率,采用计算机辅助检测成为趋势。在肺癌等肺部疾病计算机辅助诊断方法中,最核心的步骤是肺实质的分割。提出一种基于CT图像序列的新的自动肺实质分割方法,综合利用了区域生长及数学形态学开运算等算法,并通过纵向扫描方法精确定位左肺和右肺的粘连部位,从而在肺实质边界的肺结节结节容易被忽略分割及左右肺分离的难题得到了解决。对多组胸部CT序列图像的实验证明,该方法对于肺实质分割非常精确有效。     

基于模糊连接度的近邻传播聚类图像分割方法

针对现有近邻传播聚类图像分割方法分割精度低的问题,提出一种基于模糊连接度的邻近传播聚类(FCAP)图像分割算法。针对传统模糊连接度算法不能得出任意点对间模糊连接度的不足,结合最大生成树提出了全模糊连接度算法。FCAP算法先使用Normalized Cut超像素技术进行超像素分割,这些超像素可以看作数据点以及它们之间的模糊连接度;然后使用所提出的全模糊连接度算法计算超像素间的模糊连接度,根据模糊连接度和空间信息计算超像素的相似度;最后使用近邻传播(AP)聚类算法完成分割。实验结果表明,FCAP算法明显优于超像素处理后直接使用AP聚类算法进行分割的方法,并且优于无监督图像分割方法。     

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.     

基于超像素及贝叶斯合并的图像分割算法

针对超像素分割算法中普遍存在的过分割问题,结合Mean Shift算法和非参数贝叶斯聚类模型,提出了一种新的图像分割算法MS-BRM（Mean Shift based Bayesian Region Merging）。首先,利用Mean Shift算法对图像进行超像素分割,然后根据非参数贝叶斯聚类模型,融合超像素的空间信息,提出一种区域合并策略对超像素进行合并,得到了最终的分割结果。实验结果表明,MS-BRM算法改善了超像素的过分割问题,对图像进行分割的结果保留了图像的边界信息,更加符合人类视觉的判断结果。     

基于自适应SLIC的人体标准姿势图像分割

为了提高在复杂背景下人体图像分割的精度,提出了一种新的人体图像分割算法.该算法针对简单线性迭代算法（SLIC）在进行超像素块分割时需指定像素块个数的问题,借鉴CV能量模型,通过将图片极小化为多个区域进行水平集迭代分割,从而构造出自适应的超像素块,使得分割后的每个超像素块更贴合图像中的单个色块.然后结合人体平均模板,在图片上标记出感兴趣的人体标准姿势区域,提高了算法对复杂背景的抗干扰能力.最后利用k-means聚类算法将每个超像素块作为节点进行聚类,实现标准人体图像分割.在不同环境下采集多组图片进行实验,结果表明：该算法在保证了图像分割效率的情况下,提高了人体标准姿势的分割精度,对色度丰富的复杂背景抗干扰能力强.     

On some questions regarding k -regular and k -context-free sequences

We answer two questions of Allouche and Shallit regarding k-regular sequences and k-context-free sequences. One of these has been solved independently in another way by Bell. We also provide a partial solution to another question of Allouche and Shallit regarding the subword complexity of k-context-free sequences.     

On a general class of quadratic hopping sequences

Based upon quadratic polynomials over the finite field, a new class of frequency hopping sequences with large family size suitable for applications in time/frequency hopping CDMA systems, multi-user radar and sonar systems is proposed and investigated. It is shown that the new time/frequency hopping sequences have at most one hit in their autocorrelation functions and at most two hits in their crosscorrelation functions except for a special case, and their family size is much larger than the conventional quadratic hopping sequences. The percentage of full collisions for the new quadratic hopping sequences is discussed. In addition, the average number of hits for the new quadratic hopping sequences, quadratic congruence sequences, extended quadratic congruence sequences and the general linear hopping sequences are also derived.     

Spectral distortion measures for biological sequence comparisons and database searching

In bioinformatics and computational biology, methods for biological sequence comparison play the most important role for the interpretation of complex nucleotide and protein data such as the inference of relationships between genes, proteins and species; and the discovery of novel protein structures and functions. This type of inference is derived by sequence similarity matching on the databases of biological sequences. As many entire genomes have being determined at a rapid rate, computational methods for comparing genomic and protein sequences will be more essential for probing the complexity of genes, genomes, and molecular machines. In this paper we introduce a pattern-comparison algorithm, which is based on the mathematical concepts of linear predictive coding and its cepstral-distortion measures for the analyses of both DNA and protein sequences. The results obtained from several experiments on real datasets have shown the effectiveness of the proposed approach.     

两类具有极低自相关性的二元序列

对两类周期分别为 N=2(mod 4)和N=0(mod 4)的二元序列的自相关性进行了研究。通过利用周期为 N=1(mod 4)的平衡二元序列的相关性分布特征对用其构造出的上述两类序列的自相关性进行了分布研究及出现频率研究,同时给出上述两类序列的自相关性只存在固定取值且每个取值出现的频率是一定的。结果表明,这两类序列具有良好的周期自相关性,且自相关分布频率是确定的,在密码学和通信领域具有潜在的应用价值。     

有效挖掘闭合组合序列模式

序列模式的挖掘是近年来的研究热点之一,目前很多研究都集中在闭合频繁项集与闭合序列模式的挖掘,较少涉及更加复杂、有重要应用价值的组合序列模式.针对任意长度和任意组合次数的频繁组合序列模式,提出了一种挖掘全部闭合的组合序列的算法CloCSP.为克服指数量级的候选序列进行闭合检验的困难,提出了既能生成频繁组合序列,又能有效剪枝,并同时完成闭合检验的混合扩展策略,该策略无需维护候选集.实验表明,CloCSP算法能够有效挖掘出隐藏在序列数据中,尤其是稠密数据集内的闭合组合序列模式,有助于揭示更加复杂的序列模式.     

Interval-excitation through impulse sequences. A technical lemma

We present a technical lemma that establishes, in a general framework, an interval-excitation property using a specific class of impulse sequences. According to such an interval-excitation property, an impulse applied within a time interval generates excitation within the same interval. This property does not hold for arbitrary exciting sequences. The lemma is a unified statement of previous results corresponding to particular choices of the exciting sequence.     

GPS位置历史挖掘和移动轨迹异常检测系统的设计与实现

为了发现候鸟的公共移动模式和异常迁徙行为, 通过对候鸟位置历史数据建模, 设计与实现了位置历史挖掘和异常检测系统, 分析并可视化展示候鸟迁徙过程中经停地和移动序列的分布状况及其重要性。通过计算候鸟移动序列相符度并可视化展示结果, 发现候鸟迁徙的公共模式和异常行为。使用青海湖斑头雁的卫星遥测数据验证了这一系统, 结果发现了斑头雁的三个公共移动模式和三个异常迁徙行为, 验证了该系统的有效性。     

改进的混沌序列产生方法

为了得到具有良好随机性的二值序列,在已有方法的基础上,介绍了一种改进的混沌二值序列产生方法,该方法以混沌动力学模型为基础,利用非线性的方法产生混沌二值序列,实验表明产生的二值序列具有较好的随机性和初值敏感性,同时通过非线性的比较过程提高了算法的安全性.作为应用,还给出了该二值序列在图像加密中的应用.实验表明,该方法具有较好的效率和安全性.     

环Z/(pe)上最高权位序列模整数的保熵性

本文对环 上本原序列导出的最高权位序列模 的保熵性进行了研究,这里 为任意奇素数, 为任意正整数且 。利用环 上次数为 的本原多项式导出的本原序列元素分布的性质,对上述最高权位序列保熵性成立的充分条件进行了构造。同时当本原多项式的次数 足够大时,其本原多项式构造的本原序列导出最高权位序列的保熵性是严格成立的。结果表明,这类最高权位序列与环 上本原序列一样具有模 的保熵性。因此,使用此类序列构造出的算法能够有效抵抗面向比特的攻击,特别在抵抗代数攻击和快速相关攻击上有极其重要的作用。