基于模糊速度函数的活动轮廓模型的肺结节分割

肺结节是肺癌在早期阶段的表现形式. 利用计算机辅助诊断(Computer-aided diagnosis, CAD)技术对血管粘连型肺结节和磨玻璃型肺结节进行检测, 需要对这两类肺结节进行准确的分割. 目前基于传统活动轮廓模型的肺结节分割算法, 存在边界泄露现象. 对此, 本文提出一种基于模糊速度函数的活动轮廓模型的肺结节分割算法. 首先, 采用结合灰度特征和局部形态特征的模糊聚类算法, 计算模糊速度函数中的模糊隶属度; 其次, 将模糊速度函数引入到活动轮廓模型中, 在肺结节的边界处, 该速度函数为零, 轮廓曲线停止演变, 从而完成肺结节的分割. 实验结果表明, 本文提出的算法可以精确地分割血管粘连肺结节和磨玻璃型肺结节.     

基于格式塔心理学原理的几何活动轮廓模型

基于格式塔心理学原理提出了一种几何活动轮廓模型,并将其应用于图像分割。当轮廓曲线远离目标边界时,应用格式塔心理学目标-背景原则,其能量函数主要由区域间差异性组成;当轮廓曲线位于目标边界附近时,应用格式塔心理学接近性原则,其能量函数主要由区域内一致性组成。该模型符合知觉特性,是几何活动轮廓模型的一般形式,且融合图像区域信息和边界信息。通过侧脑室和肿瘤医学图像分割实验,其结果表明,该模型对模糊边界图像的自动分割具有一定的普适性,能达到满意的分割效果。将该模型应用到多目标的免疫细胞图像分割中,能一次性完成将细胞质从细胞核和体液两种不同背景中分割出来的任务。     

FGMM-MRF层次模型在图像分割中的应用

为了更好地反映图像的区域结构,在高层次标记图像中,区域内部用各向同性的MRF建模,区域的边界用各向异性的MRF来建模;在低层次灰度图像中,用FGMM来描述待分割图像的概率分布.采用Bayes方法,根据标记图像的后验分布所对应的FGMM-MRF模型的条件概率,用ICM局部优化算法获得MAP准则下的分割图像.用模拟图像和MR图像进行实验,区域的边界和整体属性具有较好的视觉效果.     

基于C-V的压力模型对飞机红外图像分割

针对飞机红外图像中存在的背景噪声大、目标几何结构复杂、图像对比度低所造成参数活动轮廓模型进行图像分割的困难,本文利用获得的各区域灰度信息,进行Chen-Vese能量函数最小化,进而决定形变点压力的方向和大小,构造出压力大小和方向可变的参数活动轮廓模型,来实现飞机红外图像分割.改进模型的停止函数不再单一依赖于图像的局部梯度信息,模型对图像的复杂边界和模糊边界能实现稳定和正确的收敛.     

一种新的基于自适应分数阶的活动轮廓模型

区域可调拟合(region scalable fitting, RSF)活动轮廓模型在分割弱纹理、弱边缘图像时,优化易陷入局部极小导致曲线演化速度缓慢;同时该模型中的局部拟合项为高斯核函数,导致目标的边界模糊,影响分割精度.针对该问题,提出了一种基于自适应分数阶的活动轮廓模型,用于图像的分割.首先将全局G-L(Grünwald-Letnikov)分数阶梯度融合到RSF模型中,以增强灰度不均匀和弱纹理区域的梯度信息,从而提高对曲线初始位置选择的鲁棒性,并提高了图像分割的精度和速度;然后用双边滤波函数替换局部拟合项中的高斯核函数,解决了高斯核函数在演化过程中造成的边界模糊问题;最后根据图像的梯度模值和信息熵构建自适应分数阶阶次的数学模型,并计算出最佳分数阶阶次.理论分析和实验结果均表明:提出的算法可以用于灰度不均匀和弱纹理、弱边缘区域的图像分割,并能根据图像的特征自适应计算最佳分数阶阶次,避免曲线演化陷入局部最优.用多幅图像进行实验,得出该方法的分割精度和分割效率都有较大提高.     

基于先验知识和区域信息的Snake模型图像分割研究

提出基于先验知识和区域信息的参数活动轮廓模型(Snake模型)图像分割.用包含先验知识和区域信息的变力替换在气球力Snake模型中的恒定气球力,并应用于模糊边界图像分割.实验结果表明,该模型与初始轮廓曲线位置无关,能完成自动分割模糊边界图像的任务.另外,对于均值相等、方差不同的目标和背景两区域图像实行分割,该模型也能获得正确的分割结果.     

基于改进水平集的人脑海马图像分割方法

人脑MR图像中的海马结构存在低对比度、边界模糊等缺点,给海马的轮廓分割带来较大干扰.为解决水平集分割海马时边界容易停留在非目标区域梯度极值处的问题,提出一种改进的水平集方法.从图像全局出发考虑方差信息,在水平集函数的外部能量泛函中增加波动能量项,驱动零水平集曲线向灰度波动较小的区域运动.实验结果表明,该方法可提取出MR图像中的海马轮廓,分割效果较好,演化速度有所提高.     

基于区域确定的分层马尔可夫模型及其MPM算法

基于四叉树的分层马尔可夫随机场 (Markov random field, MRF) 模型在层间存在因果性, 不需要像非因果马尔可夫随机场模型那样的迭代算法, 但是传统的分层 MRF 模型常常导致分割结果具有块状现象和非连续边缘. 本文提出一种新的基于区域确定的半树分层 MRF 算法, 并推导出它的最大后验边缘概率 (Maximizer of the posteriori marginal, MPM) 算法. 在流域算法过分割结果的基础上, 该模型将层间的点概率转换为区域概率, 采用区域概率实现各层图像分割. 从 SAR 图像的监督分割实验结果来看, 本文提出的模型较好地克服了基于像素分层模型和单分辨率 MRF 模型带来的块现象和非连续边界, 因而具有更好的分割结果.     

融合区域和测地线的活动轮廓模型与图割相结合的自然图像分割

针对活动轮廓模型利用水平集函数演化来分割图像时,只能分割灰度均匀的图像 问题以及容易陷入能量泛函局部极小值的缺点,提出一种新的图像分割模型。模型将区域中的 局部和全局信息融合的活动轮廓模型与边界模型相结合,然后利用图切割进行优化。实验表明, 该方法对初始曲线不敏感,能分割灰度不均的自然图像,避免陷入局部极小,并能有效提高图 像分割的速度和精度。     

基于马尔可夫随机场的嘴唇特征提取方法*

讨论了基于马尔可夫随机场(MRF)模型的融合颜色和边缘信息的嘴唇特征提取方法.首先进行嘴唇区域检测,再结合嘴唇形状特点建立了基于MRF的嘴唇图像分割模型,构造相应的能量函数,并采用改进的最高置信度优先(HCF)算法求解能量函数的最优解,得到图像标记场,进而提取出嘴唇轮廓.结合人脸结构信息,提出了融合鼻孔角度信息的嘴唇特征点提取方法.实验结果表明,此算法具有良好的鲁棒性.     

基于模糊膨胀模型的细胞核轮廓提取方法

针对细胞核之间经常出现重叠聚堆的现象,提出了一种新的基于模糊膨胀模型的细胞核轮廓提取方法．结合细胞核的椭圆边界信息,将图像数据映射到反映与细胞核颜色和位置关系的多个模糊域;基于这些模糊映射关系,建立了一种新的主动轮廓模型进行细胞核轮廓跟踪．采用一种自适应的膨胀机制帮助曲线克服局部极小值快速膨胀直到收敛到真实边界．多种信息的融合使得模型具有较强的边界跟踪能力．实验表明,对细胞核边界的残缺或重叠部分具有较好的分割效果,且分割性能很稳定．     

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。     

一种基于主动轮廓模型的医学图像序列分割算法

介绍了一种结合live wire算法和活动轮廓模型的医学图像序列的分割方法.通过把live wire算法和图像分割中一般的区域增长方法结合,对传统live wire算法进行了改进,并用改进后的算法对医学图像序列中的单张或多张切片进行交互式地准确分割.然后计算机利用活动轮廓模型自动分割相邻的未分割切片.还通过在活动轮廓模型的边缘点中引入记录已分割物体边缘附近局部区域特征的灰度模型,把已分割切片中的物体与背景的局部区域特征带入相邻的未分割切片中,并用由灰度模型定义的区域相似性代替活动轮廓模型中的外能来引导边缘轮廓收敛到物体的实际边缘.最后介绍了一种基于live wire算法思想的简单的分割结果交互式修复方法.实验结果表明该算法仅需少量用户交互就能快速准确地从医学图像序列中分割出感兴趣的物体,在医学图像分析中具有实用价值.     

Probability density difference-based active contour for ultrasound image segmentation

Because of its low signal/noise ratio, low contrast and blurry boundaries, ultrasound (US) image segmentation is a difficult task. In this paper, a novel level set-based active contour model is proposed for breast ultrasound (BUS) image segmentation. At first, an energy function is formulated according to the differences between the actual and estimated probability densities of the intensities in different regions. The actual probability densities are calculated directly. For calculating the estimated probability densities, the probability density estimation method and background knowledge are utilized. The energy function is formulated with level set approach, and a partial differential equation is derived for finding the minimum of the energy function. For performing numerical computation, the derived partial differential equation is approximated by the central difference and non-re-initialization approach. The proposed method was operated on both the synthetic images and clinical BUS images for studying its characteristics and evaluating its performance. The experimental results demonstrate that the proposed method can model the BUS images well, be robust to noise, and segment the BUS images accurately and reliably.     

Automated Segmentation of Left Ventricle Using Local and Global Intensity Based Active Contour and Dynamic Programming

The aim of this work is to develop an improved region based active contour and dynamic programming based method for accurate segmentation of left ventricle (LV) from multi-slice cine short axis cardiac magnetic resonance (MR) images. Intensity inhomogeneity and weak object boundaries present in MR images hinder the segmentation accuracy. The proposed active contour model driven by a local Gaussian distribution fitting (LGDF) energy and an auxiliary global intensity fitting energy improves the accuracy of endocardial boundary detection. The weightage of the global energy fitting term is dynamically adjusted using a spatially varying weight function. Dynamic programming scheme proposed for the segmentation of epicardium considers the myocardium probability map and a distance weighted edge map in the cost matrix. Radial distance weighted technique and conical geometry are employed for segmenting the basal slices with left ventricle outflow tract (LVOT) and most apical slices. The proposed method is validated on a public dataset comprising 45 subjects from medical image computing and computer assisted interventions (MICCAI) 2009 segmentation challenge. The average percentage of good endocardial and epicardial contours detected is about 99%, average perpendicular distance of the detected good contours from the manual reference contours is 1.95 mm, and the dice similarity coefficient between the detected contours and the reference contours is 0.91. Correlation coefficient and the coefficient of determination between the ejection fraction measurements from manual segmentation and the automated method are respectively 0.978 1 and 0.956 7, for LV mass these values are 0.924 9 and 0.855 4. Statistical analysis of the results reveals a good agreement between the clinical parameters determined manually and those estimated using the automated method.     

融合Snake模型与拓扑路线的图像分割算法

为了能够提高图像边缘检测的准确度,提出一种新型图像处理算法.该算法是基于主动轮廓方法和拓扑路线相结合的方法,目的是提高图像检测过程的精确度.该算法提出了新型技术来整合拓扑路线和主动轮廓方法各自的优点.将基于拓扑路线的初始分割边界作为Snake模型输入信号,并逐步演化成为最终对象的分割边界.实验结果表明,该算法可以处理低对比度图像,同时可以提高针对弱图像边界进行分割的准确度,取得了更好的图像分割和边缘检测效果,说明该算法有改进低对比度和自动图像分割系统的处理能力.     

结合显著性和边缘信息的水平集图像分割方法

针对 LBF 模型对初始轮廓的依赖性和对边缘的弱控制能力,研究了一种结合显著性和边缘信息 的水平集图像分割方法。首先,结合小波分析理论,基于视觉注意机制构造图像显著图;然后,利用小波分解 所描述的图像边缘信息,构造边缘检测函数,同自适应初始轮廓一起引入到 LBF 水平集模型中,并用有限差 分法进行数值求解。实验结果表明,提出的图像分割方法能有效降低初始轮廓位置对活动轮廓模型的影响,对 合成图像、自然图像均有较好的分割结果,相较于其他传统方法具有更高的演化效率和分割质量。     

一种基于模糊主动轮廓的鲁棒局部分割方法

针对局部分割方法对初始轮廓敏感的问题,本文提出一种基于模糊主动轮廓的鲁棒局部分割方法.该方法利用图像的局部信息,定义一种新的平均模糊能量函数.通过对演化曲线进行形态学膨胀和腐蚀运算构建窄带,并在窄带范围内求解模糊能量函数的最小值来实现局部分割.为防止演化曲线陷入局部极小值,在迭代过程中加入对比度约束判断条件,进一步提高了分割方法对初始轮廓的鲁棒性.对合成图像和医学图像的分割实验结果表明,与已有的几种局部分割方法相比,本文方法在分割精度和鲁棒性等方面都有较大提高.     

基于双符号压力函数的活动轮廓图像分割方法

为了解决测地线模型和CV模型无法同时对弱边界、灰度不均匀图像进行分割的问题,提出一种基于双符号压力函数的活动轮廓图像分割方法。首先,基于图像统计信息定义分割灰度不均匀图像的符号压力函数,基于内部和外部灰度均值给出轮廓曲线内外的全局区域灰度均值的加权组合函数,运用图像全局信息定义分割弱边界图像的符号压力函数;然后,结合统计信息的符号压力函数和全局信息的符号压力函数（简称“双符号压力函数”）,通过增加组合的权值系数,设计新的水平集演化方程;最后,将双符号压力函数引入到二值选择和高斯滤波正则化水平集模型中,构建一种基于双符号压力函数的活动轮廓图像分割算法。仿真实验结果表明,该算法能够有效地分割弱边界、灰度不均匀的图像,同时对噪声也有一定的抗干扰性。