基于改进DRLSE水平集模型的图像分割

针对 DRLSE 水平集模型对噪声敏感、依赖初始轮廓位置以及演化速度缓慢等不 足,利用小波变换和小波阈值去噪的方法,构造对噪声不敏感的边缘信息刻画矩阵,定义基于 图像信息的边缘停止函数和自适应权重系数,获得了改进的 DRLSE 水平集图像分割模型。利 用有限差分法对模型求解,并采用 Jaccard 相似度作为评价模型的定量分析方法,数值结果显示 改进的模型及算法对图像分割的有效性,克服了 DRLSE 水平集模型分割含噪图像以及定义初 始轮廓位置的局限性,提高了 DRLSE 水平集模型的计算效率和图像分割精度。     

基于贝塞尔滤波的水平集正则化图像分割方法

针对水平集函数在演化过程中的初始化敏感和数值稳定性问题,提出了一种新的基于贝塞尔滤波的正则化方法,并将其嵌入到经典的可变区域拟合(Region-Scalable Fitting,RSF)模型中,从而构成新的能量模型。首先,利用K均值算法进行自动初始化,再加以修正生成标准的初始水平集函数,以解决RSF模型对初始化敏感的问题;其次,利用RSF模型自身优点对图像进行迭代分割,同时在迭代过程中利用提出的方法对水平集函数进行正则化处理,保持迭代过程中的稳定性;最后,实现精确的分割效果。实验结果表明,提出的正则化方法有效地保持了水平集函数的稳定性。将新的模型与多种基于区域的模型进行对比,仿真实验表明,提出的方法具有较高的算法效率与分割精度。     

基于DRLSE模型的运动目标跟踪

高斯粒子滤波不能处理曲线的拓扑变化,而基于水平集的几何活动轮廓模型能较好地适应拓扑变化,为了跟踪和提取刚体和非刚体运动目标精确的轮廓信息,提出基于距离规则化的水平集演化（DRLSE）模型和高斯粒子滤波（GPF）相结合的运动目标跟踪方法.首先用高斯粒子滤波对目标跟踪得到目标的运动区域,然后把水平集规则项引入到测地线活动轮廓模型中,以外接轮廓的中心为基础进行DRLSE.距离规则化不仅消除了水平集重新初始化的需要,而且避免了因此而导致的数值错误,在水平集演化过程中保持了水平集函数的规则化.最后,将获得的精确轮廓信息反馈到跟踪框架.实验结果表明,该方法适用于刚体和非刚体目标,在实际交通环境中跟踪结果更加精确.     

基于改进窄带水平集的三维肝脏肿瘤分割

三维肝脏肿瘤识别是当前研究的热点问题,如何准确快速地从腹部CT序列中分割出肝脏肿瘤是肝部病变诊断的基础。针对水平集方法在进行分割时收敛速度较慢,设置窄带宽度固定不灵活的缺点,先利用分水岭算法,对肝脏图像进行“过分割”,搜索初始轮廓所在的分水岭块作为窄带区域进行标记,在窄带区域内用水平集算法使初始轮廓线收敛至准确轮廓。再以其边缘作为相邻CT序列的肿瘤初始轮廓,找出初始轮廓线所在的分水岭块,构成新的窄带,用水平集算法对轮廓线进行迭代分割出肿瘤。重复该过程,直至完成整个肝脏序列图像的肿瘤图像分割,进行三维重建。     

置信连接的自动肝脏分割方法

肝脏分割是计算机辅助肝病诊断和手术计划制定的基础,文中结合置信连接的区域生长算法实现了肝脏的全自动分割.首先利用改进的曲线各向异性扩散滤波对CT图像进行平滑预处理,以便在去除噪声的同时保存边缘信息,进而通过对预处理图像的灰度分析自动选取序列种子点;然后使用置信连接的区域生长算法对肝脏进行分割;最后采用空洞填充法填补区域生长中产生的空洞,改善分割效果.对10套腹部CT图像数据的实验结果表明,分割每幅图像的平均时间是1.46s,准确率为93.6％,其高效、准确性为临床诊断和手术导航提供了有利的信息.     

前向后向扩散的距离正则模型应用于图像分割*

针对在演化过程中水平集函数震荡问题,提出前向后向扩散的距离正则模型应用于图像分割。新的距离正则项由一个势函数定义,推导的演化方程以唯一的方式前向后向扩散,即：水平集函数在其陡峭区域前向扩散,降低函数的梯度模直至为1,反之它后向扩散,提高梯度模直至1。演化结果是水平集函数收敛于符号距离函数,这是水平集函数稳定演化所希望保持的状态。为了阐述距离正则项的有效性,本文将其和基于边缘信息的外能量项相结合。实验结果表明,该模型能够好的完成图像分割,对噪声和弱目标图像鲁棒。     

基于KPCA光谱特征约束的水边线提取算法

为充分利用遥感影像的多波段光谱特征,提高水边线的提取精度,提出了基于核主元分析（KPCA）光谱特征约束的水边线提取模型。利用KPCA变换提取水体样本的光谱特征,采用最大似然法估计特征空间中水体光谱特征概率密度函数的特征参数,进而构建水体的光谱特征项。以测地线活动轮廓（GAC）模型为基础,建立图像数据项。结合光谱特征项和图像数据项建立水边线提取模型。在Landsat TM数据集上进行的水边线提取实验验证了算法的有效性,与GAC模型和基于距离正则化的水平集方法（DRLSE）相比较,该算法提取的水边线,在保证一定运行速度的情况下,更准确。     

一种整合单通道各向异性扩散信息的水平集图像分割方法*

在对Chan-Vese提出的基于简化Mumford-Shah模型(C-V模型)改进的基础上,针对彩色图像、多光谱图像等多通道图像,提出了一种多通道C-V模型水平集图像分割方法.首先将多通道图像分解到各单通道,使用一种新的各向异性扩散方法对各通道进行平滑滤波,然后使用能够整合各通道各向异性扩散信息的多通道C-V模型进行分割.普通彩色图像与多光谱图像数据的实验结果表明,该方法分割质量明显优于传统的C-V模型分割.     

基于位错理论的距离正则化水平集图像分割算法

把材料科学中的位错理论引入到水平集方法中.图像中水平集曲线的演化被看作刃位错中位错线的滑移过程,运用位错动力学机制推导出驱使水平集曲线演化的位错组态力.结合距离正则化水平集方法,把水平集方法的边缘检测函数替换为基于位错动力学理论的速度停止函数,并构建了新的距离正则化水平集函数演化方程.水平集曲线在位错组态力和速度停止函数的驱使下移动.位错组态力反映了单位长度曲线上的平均受力情况,不仅包括了图像梯度信息,也包括了位错组态力的作用范围等信息,因此可以有效地避免在局部图像梯度异常的情况下发生曲线停止演进的现象,或者避免在弱边缘处由于图像梯度较小发生局部边界泄漏的现象.实验结果表明,本文算法对弱边缘图像具有较好的分割效果.     

基于改进能量泛函模型的噪声图像分割算法

针对噪声图像的分割难,分割不准确,以及现有模型无法适应多种噪声环境的问题,提出了一种基于改进的能量泛函模型的噪声图像分割算法,该算法结合各向异性扩散方程和灰度水平集算法,通过对能量泛函的改进实现对噪声图像的准确、快速分割。将非凸泛函引入能量泛函模型,并通过证明不存在全局最小值,利用获得的能量泛函模型得到光滑的目标图像边界。将各向异性扩散模型得到的光滑图像与水平集模型相结合,得到改进的能量泛函模型。通过求解在能量泛函的最小值,得到前景目标的水平集演化的最佳位置。该算法与同类模型的对比实验表明该模型对噪声图像具有较高的分割精度和鲁棒性。     

自适应区域生长算法在医学图像分割中的应用

提出一种通过计算种子点附近邻域统计信息,自适应改变生长标准参数用于医学图像分割的算法．在切片图像预处理过程中,考虑到体数据相邻切片之间高度的相关性,在相邻层之间采取高斯核滤波去除噪声,并通过各向异性滤波算法对该层切片进行滤波．实验结果表明,该算法可有效地提取出图像区域,具有较好的鲁棒性．     

基于高斯混合模型的脑部MR图像自动分割

将脑部组织从MR图像中提取出来是脑部图像处理的一个重要环节,如何精确地将脑组织从非脑组织中分离出来成为研究的难点。传统的水平集方法仅依赖梯度信息,由于脑部图像含有噪音、过度区域等因素的影响,使得分割效果不是很理想。文章提出了一种脑部MR图像的自动分割方法,它利用模糊各向异性扩散方法对图像进行平滑,结合直方图分析得到了图像的全局信息自动构造初始曲线,并利用高斯混合模型构造水平集演化的速度函数,得到较好的分割结果。对脑部MR图像分割的实验表明该方法准确度高、抗噪性能良好。     

基于策略演化水平集的医学图像快速分割

医学图像分割在疾病诊断、手术规划和手术引导等实际应用中有着重要的作用。提出了一种基于策略演化水平集算法的快速医学图像分割方法,其策略是通过转换外部轮廓曲线/曲面上的点为内部轮廓曲线/曲面上的点（或做相反操作时）,检验能量函数是否减小来决策水平集演化;如此扫描内外轮廓曲线/曲面,使得分割曲线/曲面向目标边界移动。相对于传统水平集算法,该方法不需要解偏微分方程,可极大地减小计算量、提高图像分割的速度。同时,该算法克服了直接计算能量函数水平集方法中存在的问题(陷入局部能量最小和需要扫描整个图像)。最后通过2维和3维医学图像的分割实验,展示了该算法的快速性与精确性。     

FPGA-based real-time 3D image preprocessing for image-guided medical interventions

Minimally invasive image-guided interventions (IGIs) are time and cost efficient, minimize unintended damage to healthy tissue, and lead to faster patient recovery. One emerging trend in IGI workflow is to use volumetric imaging modalities such as low-dose computed tomography (CT) and 3D ultrasound to provide real-time, accurate anatomical information intraoperatively. These intraoperative images, however, are often characterized by quantum (in low-dose CT) or speckle (in ultrasound) noise and must be enhanced prior to any advanced image processing. Anisotropic diffusion filtering and median filtering have been shown to be effective in enhancing and improving the visual quality of these images. However, achieving real-time performance, as required by IGIs, using software-only implementations is challenging because of the sheer size of the images and the arithmetic complexity of the filtering operations. We present a field-programmable gate array-based reconfigurable architecture for real-time preprocessing of intraoperative 3D images. The proposed architecture provides programmable kernels for 3D anisotropic diffusion filtering and 3D median filtering within the same framework. The implementation of this architecture using an Altera Stratix-II device achieved a voxel processing rate close to 200 MHz, which enables the use of these processing techniques in the IGI workflow prior to advanced operations such as segmentation, registration, and visualization.

基于自适应阈值的三维SD-OCT糖网亮斑分割

糖尿病视网膜病变是糖尿病严重的微血管并发症,硬性渗出是其病变表现之一,而频域光学相干断层（SD-OCT）视网膜图像中的高信号亮斑与硬性渗出有着紧密联系。为了能够准确定位糖尿病性视网膜病变图像中的这类病损信息,提出了一种自动分割亮斑的方法。提取亮斑分为四个步骤：使用双边滤波对图像去噪;使用基于图论的层分割算法来限制亮斑所在区域;在自适应阈值法产生的整体阈值及单帧阈值间选择大阈值帧数更多的作为基础进行第一次三维区域生长;将上一步得到的图像在另一阈值产生的种子图像范围内进行第二次区域生长。选取20只患有糖网的眼睛进行实验,自动分割的亮斑面积覆盖率较现有方法提高了约7%。     

小波域三维块匹配图像去噪

提出了一种关于图像去噪的三维块匹配算法（BM3D算法）的改进算法。它不仅保留了三维块匹配算法好的性质,而且最大的优点是能大大减少计算量,缩短运算时间。算法包括三个步骤：首先,对含噪图像进行小波分解;其次,对小波分解后的高频分量用三维块匹配（BM3D）算法进行去噪处理;最后,用处理后的结果进行小波重构得到去噪图像。给出了该算法的详细实现过程,并把它与以前的三维块匹配算法进行了比较。结果表明,改进后的算法,不但保留了三维块匹配算法在去噪方面好的性质,而且大大减少了运算量。