非局部降噪快速模糊C-均值聚类算法

传统的模糊C-均值聚类算法未利用图像的空间信息,在分割迭加了噪声的MR图像时分割精度较差。采用了既能有效去除噪声又能较好地保持图像边缘特征的非局部降噪方法,结合基于图像灰度直方图聚类分析的快速模糊C-均值聚类算法,得到了一种具有较高分割精度的图像快速分割算法。通过对模拟图像、仿真脑部MR图像和临床脑部MR图像的分割实验,表明提出的新算法比已有的快速模糊C-均值聚类算法有更精确的图像分割能力。     

基于MS-FCM算法的MR图像分割方法

针对传统模糊C-均值(FCM)聚类算法在分割低信噪比图像时准确性较差的问题,提出一种用于MR图像分割的改进算法MS-FCM。针对脑部MR图像相邻像素属于同一分类的模糊隶属度相近的特性,在迭代过程中对隶属度数据集进行滤波,以降低噪声对聚类精度的影响。模拟脑部MR图像和临床脑部MR图像的分割实验证明,该算法可以提高图像分割精度。     

基于隶属度光滑约束的模糊C均值聚类算法

传统的FCM聚类算法未利用图像的空间信息,在分割叠加了噪声的MR图像时分割效果不理想。本文考虑到脑部MR图像真实的灰度值具有分片为常数的特性,按照合理利用图像空间信息的原则,对传统的FCM聚类算法进行了改进,增加了使隶属度趋向于分片光滑的约束项,得到了新的聚类算法。通过对模拟脑部MR图像和临床脑部MR图像的分割实验结果表明,本文提出的新算法比传统的FCM算法等多种图像分割算法有更精确的图像分割能力,并且运算简单、运算速度快、稳健性好。     

基于改进粗糙集概率模型的鲁棒医学图像分割算法*

基于参数化模型的图像分割算法对复杂的医学图像分割精度较低,对此提出一种基于改进粗糙集概率模型的鲁棒医学图像分割算法。首先,将粗糙集的上下逼近与概率边界区引入最大期望算法中,表征每个类簇;然后,将图像的灰度分布建模为一个有限数量的混合粗糙集概率分布;最终,通过马尔可夫随机场引入图像的空间信息,提高图像分割算法的鲁棒性。基于合成脑部MR(核磁共振)图像库与真实脑部MR图像库的分割实验结果显示,本算法的分割精度与鲁棒性均优于其他参数化模型的分割算法及其他专门的脑部MR图像分割算法。     

基于核聚类算法和模糊Markov随机场模型的脑部MR图像的分割

为了更有效地对被噪声污染的脑部MR图像进行分割,提出了一种基于模糊核聚类和模糊Markov随机场的脑部MR图像分割算法。该算法在使用高斯径向基函数的核聚类目标函数中,引入了基于Markov随机场的补偿项,作为分割算法的空间约束。这种空间补偿项用Gibbs分布描述,实际上是一种归一化的核函数,其和用来度量灰度特征的核函数的形式是相似的,并且这种空间约束利用了分割结果的模糊信息。这种基于核函数和Markov随机场模型的算法克服了传统聚类以及核聚类算法的缺陷,不仅提出了更加合理的空间约束, 而且改善了原有的分割模型,因此可以得到更加分段光滑的聚类结果。通过对合成图像、模拟MR图像以及临床MR图像进行的分割实验以及和标准分割结果的比较表明,该算法优于相关算法,可以有效地分割被污染的MR图像。     

概率加权测地距离的脑部MR图像超像素分割

超像素是一种重要的图像过分割,因为医学图像具有边界模糊、不同组织的灰度范围互相重叠的特点,为超像素分割带来极大困难.针对脑部MR图像超像素生成问题,从脑部MR图像的特点出发,充分利用脑部MR图像表达先验知识,结合脑部MR图像的一般结构,定义每个像素属于脑组织中一个类别的概率,并基于分类概率提出一种有效的边界梯度计算方法;在此基础上,提出一种概率密度加权的测地距离脑部MR图像超像素分割算法;最后应用模糊C均值聚类算法作为后续分割处理,获得脑部MR图像的组织分类.与现有算法在分割性能上进行定量比较的实验结果表明,文中算法能够产生更准确的分割边界.     

多元高斯混合模型脑MR图像去壳模型

将脑部组织从MR图像中提取出来已经成为脑部图像处理中的一个重要环节,它可以提高后继的脑组织定位、容积测量等处理的精确度。但由于脑MR图像往往具有偏移场、弱边界和强噪音,使得基于图像梯度信息的水平集模型很难得到真实解。高斯混合模型使用了图像全局信息,能较好地处理弱边界问题。但传统的高斯混合模型仅使用了灰度值分布信息,未对像素的位置进行考虑,这使得其在处理噪音图像时效果并不是很理想。利用图像多种信息构造新的信息场,使得由信息场构造的高斯混合模型更能降低偏移场、噪音等影响,同时防止曲线从弱边界泄漏。传统的高斯混合模型求解参数时,往往仅使用EM算法,易陷入局部最优。针对这个缺点,引入粒子群算法,并对其进行改进,使得改进的算法可以较快地得到精确解。对脑MR图像分割实验表明该模型可得到较好的分割效果。     

基于证据马尔可夫随机场模型的图像分割

图像分割是计算机视觉中的经典问题,在许多领域都有重要应用.由于图像信息存在不确定性,难以获得精确的分割结果,为应对图像分割中的不确定性问题,将证据理论这一不确定性建模与推理工具与马尔可夫随机场相结合,提出证据马尔可夫随机场(EMRF)模型,并基于此提出新的图像分割算法.EMRF利用证据标号场描述像素标号的含混性,以证据距离描述相邻像素间的标号关系,利用条件迭代模型(ICM)算法进行优化.实验结果表明,EMRF相较于传统马尔可夫随机场、模糊马尔可夫随机场和传统的基于证据理论的方法,能获得更好的分割效果.     

基于NL-Means的双水平集脑部MR图像分割算法

针对脑部MR图像中通常伴有灰度不均、高噪声的缺点,且传统水平集无法有效分割的问题,提出了一种基于NL-Means的双水平集算法。首先,利用改进型NL-Means算法对带有噪声的医学图像进行去噪处理,再通过双水平集算法对图像进行分割,提取多目标区域,为了去除医学图像中灰度不均对分割效果的影响,所提算法引入了偏移场拟合项,进一步改进了双水平集模型,进而对去噪图像分割效果进行了优化处理。实验结果表明,所提算法能有效地解决灰度不均与高噪声的问题,能够将伴有灰度不均的高噪声脑部MR图像完全分割出来,从而获得预期的分割效果。     

利用空间信息的核模糊C均值聚类算法

模糊聚类,特别是模糊C均值聚类算法（FCM）广泛地运用到图像的分割中。但是传统的算法未对数据对特征进行优化,亦未考虑图像的空间信息,对噪声图像分割不理想。在FCM目标函数中引入核函数,用内核引导距离代替传统的欧式距离,同时考虑到邻近象素的影响,增加了空间约束项,提出了利用空间信息的核FCM算法。通过对模拟图和仿真脑部MR图像的分割实验证明,该算法可以有效的分割含有噪声图像。     

用于图像分割的局部区域一致性流形约束MRF模型

针对区域马尔可夫随机场(MRF)模型难以有效描述图像复杂先验知识的问题,提出一种基于局部区域一致性流形约束MRF(LRCMC-MRF)模型.首先,所提模型利用高维数据的低维流形分布表征图像局部区域的复杂几何结构先验,建立图像局部区域的流形先验约束;其次,基于Pairwise MRF模型,建立一种包含更多图像局部信息的局部空间自适应MRF模型;最后,基于贝叶斯理论,将复杂局部区域几何结构先验和局部空间自适应统计特征融合,利用Gibbs采样算法对所提出模型进行优化.实验结果表明,与基于常规区域的MRF模型相比,所提出的分割算法具有较好的分割效果.     

Segmentation of brain MR images using a proper combination of DCS based method with MRF

Manual segmentation of Magnetic Resonance Images (MRI) is a time-consuming process, thus automatic segmentation of brain MR images has attracted more attention in recent years. In this paper, we introduce Dynamic Classifier Selection Markov Random Field (DCSMRF) algorithm for supervised segmentation of brain MR images into three main tissues such as White Matter (WM), Gray Matter (GM) and Cerebrospinal Fluid (CSF). DCSMRF combines a novel ensemble method with the Markov Random Field (MRF) algorithm and tries to obtain the advantages of both algorithms. For the ensemble part of DCSMRF, we propose an ensemble method called Dynamic Classifier System-Weighted Local Accuracy (DCS-WLA) which is a type of Combination of Multiple Classifier (CMC) algorithm. Later, the MRF algorithm is utilized for incorporating spatial, contextual and textural information in this paper. For the MRF section, an energy function based on the output of the DCS-WLA algorithm is proposed, then maximum value for Maximum A Posterior (MAP) criterion is searched to obtain optimal segmentation. The MRF algorithm applies similar to a post processing step in which only a subset of pixels is selected for optimization step. Hence, a vast amount of search space is pruned. Consequently, the computational burden of the proposed algorithm is more tolerable than the conventional MRF-based methods. Moreover, by employing ensemble algorithms, the accuracy and reliability of final results are enhanced compared to the individual methods.     

基于边缘约束局部区域MRF的图像分割方法

针对常规马尔科夫随机场（MRF）模型对复杂自然图像分割时,存在对噪声敏感且边缘模糊的问题,构建一种基于边缘约束局部区域MRF（ECLRMRF）的图像分割模型。利用欧氏距离度量局部区域内邻接像素的相似度,依据其相似度构建局部空间来约束高斯混合模型,有效描述丰富的局部区域统计特征,并建立MRF模型的局部区域一致性约束项。利用Canny边缘检测算子提取图像的边缘特征,并在分割过程中建立图像分割区域的边缘约束,通过在MRF模型框架下将局部区域统计特征和图像边缘特征相融合,解决局部区域MRF模型对图像分割边缘模糊的问题,再采用Gibbs采样算法实现对复杂自然图像的准确分割。实验结果表明,该模型能够更好地保留图像边缘信息,并且具有更好的分割效果。     

融入空间信息的医学图像优质分割

传统的FCM分割算法只考虑到图像的灰度信息,而忽略了灰度的空间信息,对于迭加了噪声的图像,难以得到准确的结果。从马尔可夫随机场（MRF）中得到启示,考虑到图像灰度信息及其空间分布出发,提出了一种新的基于邻域（Neighbor）信息FCM分割算法,即NFCM算法。实验结果表明该算法所得到的目标图像的边界特征保持完好,图像边界细腻、连续且定位性能好。     

基于隐马尔科夫随机场邻域选择的细节保护图像分割

由于马尔科夫随机场（Markov Random Fields,MRF）区域标识模型的滤波效应,在合成孔径雷达（SAR）图像处理过程中,细节结构会被部分保留或者完全丢失。本文提出一种基于散射描述子的自适应邻域系统隐MRF（Hidden MRF,HMRF）图像分割方法,以实现更好地保留图像细节特征和边缘区域,从而改善图像的分割效果。为了提高可靠性和自适应性,将模糊c均值（Fuzzy c-means,FCM）聚类算法与散射变换相结合,实现邻域形状的自适应选择。从不同的邻域形状中,选择具有最高模糊隶属度的邻域形状进行HMRF区域标识过程。实验结果表明,相比较于一般HMRF使用固定形状的邻域系统,本文所提出的算法改善了分割效果,特别是图像细节结构信息得到了很好的保护。     

基于MRF模型的鲁棒FCM分割算法

FLICM算法是一种基于FCM框架的有效的分割方法。然而,它对于强噪声图像的分割仍然不够准确。本文使用MRF模型的局部先验概率,对FLICM算法从两方面进行了改进。首先,在计算模糊因子时,使用先验概率对距离函数进行加权。改进的模糊因子考虑了更大范围的邻域约束,从而使算法受噪声的影响程度减弱。其次,在分割阶段,进一步使用局部先验概率对FLICM算法的隶属度进行加权。使用改进后的隶属度进行标记判决,使得每一标记的确定需要考虑邻域标记的影响,使分割结果的区域性更好。利用新算法对模拟影像和真实影像进行了分割实验,并与几个考虑空间信息约束的FCM分割算法进行了对比分析,结果证明该算法具有更强的抗噪性能。     

基于证据理论的脑部图像分割算法

针对在马尔可夫随机场和模糊聚类二维直方图方法中存在的像素点分割结果不一致的现象,提出一种基于Dempster-Shafer(D-S)证据理论的图像融合分割算法。利用模拟退火算法恢复出脑部轮廓,根据该轮廓从原图中提取出脑核部分,采用马尔可夫随机场和模糊聚类二维直方图方法分别对脑核部分进行分割,通过D-S证据理论将分类不确定的争议像素划归到似真区间,并进行融合分割。实验结果表明,该算法能解决争议点的归属问题,有效滤除噪声,稳健性较好。     

基于局部特征约束的TEM图像分割算法

神经细胞图像分割对于神经科学研究具有重要应用价值。神经细胞亚显微结构的复杂性,以及透射电子显微成像（Transmission electron microscope,TEM）易出现的边界丢失、模糊等质量问题,使得神经细胞TEM图像的自动分割成为一个医学图像处理难题。基于神经细胞TEM图像的局部聚簇性特点,应用超像素技术,本文研究设计了一种基于局部特征约束的TEM图像分割算法。首先构建基于图模型的超像素图像结构表示,然后应用Markov随机场（Markov random field,MRF）模型提取超像素局部空间信息,从而有效地解决超像素图像分割方法中超像素点间邻域信息和空间结构复杂的问题,最后通过MRF模型优化和超像素合并处理获取图像分割结果。研究结果表明,该算法分割精度较高、鲁棒性强,且能很好地表征图像亚显微结构信息。