一种基于水平截集的活动围道图像分割方法及算法实现

图像分割是遥感和医学图像处理的基础技术之一,但是目前缺乏工程化通用算法。适合于工程应用的图像分割技术必须满足有效、整体、精确、稳定等一系列要求。为适应这些要求,该文采用基于水平截集的活动围道图像分割方法,进行了面向工程化的算法实现和C应用程序设计。试验表明,所发展的计算技术具有很好的通用性,分割过程快速,得到的边界准确,具有拓扑自适应性和良好的抗噪性,可以实际地用于分割大型遥感图像和医学图像。     

基于极坐标Log Gabor小波的纹理分析方法

提出一种基于极坐标Log Gabor小波的纹理分析方法,该方法突破了Gabor小波的带宽限制,仅采用较少的极坐标Log Gabor滤波器,即实现了准确地纹理分割.实验表明,在频谱覆盖相同的情况下,极坐标Log Gabor小波具有较Gabor小波更好的性能和更高的效率;此外,实验中针对多通道滤波方法对最小距离判别方法的改进,也取得了较好的效果,这为基于小波分解的分类问题提供了一个新的思路.     

一种采用Gabor小波的纹理特征提取方法

Gabor小波是一种重要的纹理特征提取方法。利用其基函数的正交性,Gabor小波不仅可以有效地提取纹理特征,而且可以消除冗余信息。然而,采用Gabor小波方法计算得到的纹理特征向量具有较高的维数,因此,提出一种采用Gabor小波的纹理特征提取方法。该方法采用Gabor小波方法计算不同尺度和方向的能量信息,根据这些信息确定了显著峰集合。根据显著峰集合,确定了纹理特征向量,并且把显著性作为权重引入到相似性度量。实验结果表明,采用该方法的系统具有和采用直接Gabor小波变换方法的系统近似相同的检索性能,而纹理特征向量的维数仅为采用直接Gabor小波变换方法计算得到的纹理特征向量维数的6.1%。     

基于Mumford-Shah模型的图像快速分割方法

针对传统的Mumford-Shah（M-S）模型在图像分割的每一次迭代中都需要另外求解两个椭圆型方程,从而使得算法的执行效率大大降低的缺点,利用分片常函数代替M-S模型中的待优化输出图像,简化了曲线演化的过程,避免了额外计算,有效地提高了算法的执行速度。实验表明,该方法在图像分割效果方面与传统方法没有明显差别,但是程序的运行速度方面却远远优于传统方法。     

改进的基于Gabor小波的类圆形堆积物图像分割

以堆积在一起的棒材端面图像为背景,通过纹理分析的方法,提出了一套基于Gabor小波的类圆形堆积物分割方法及其预处理方法。对于Gabor小波构造出来的滤波器组,提出通过响应离散度来优选滤波器;对于得到的频谱响应图像,提出了桥模糊算法来优化频谱响应。通过提出的Gabor小波滤波器构造、选择和优化方法,可以无监督的成功将成捆棒材端面图像从任意背景图像中分割出来。该方法可以应用于该一大类的堆积物分割,具有很强的通用性和鲁棒性。     

基于改进几何活动轮廓模型的图像分割算法

针对传统几何活动轮廓（GAC）模型易出现边界泄露的缺陷,提出一个基于改进GAC模型的图像变速分割算法。该算法结合了图像边缘梯度信息和边缘角点坐标信息,通过改变演化曲线在角点及弱边界处的常量速度,避免活动轮廓曲线继续演化进入目标边界内,造成边界泄露和角点丢失现象,影响目标轮廓提取的准确性。实验结果表明：该算法可使演化曲线更加准确地停在目标边缘,并且在一定程度上减少了边界泄露问题。     

水平集的图像分割方法综述

图像分割是图像处理中的关键技术之一,Osher和Sethian提出的水平集方法有效地解决了以前算法不能解决在曲线演化过程中的拓扑变化问题。目前,基于水平集方法的图像分割算法很多,对于不同应用领域的图像处理问题,人们都提出了相应的解决方法,而且大量的研究者还在不断改进和提高这些算法的效率和有效性。因此,本文按照水平集算法在图像分割中应用的发展历程将其分为3种情况进行了综述,以此为该领域读者提供借鉴。     

基于Gabor 变换的GrabCut 纹理图像分割

多数自然图像都包含纹理信息, 它相对颜色特征而言具有描述方向性与尺度差异的特性. 因此, 可以利用半交互式的GrabCut 的图像分割方式对图像前景区域与背景区域进行有效的分割, 通过建立前景和背景所对应的高斯混合模型(GMM), 结合最大流最小割的图像分割方式实现全局优化, 并利用前景和背景的KL 测度, 自适应地终止分割过程. 实验对比分析表明, 所提出的方法对于合成纹理图像与自然纹理图像具有较好的整体分割效果及较高的分割准确率.

     

基于Gabor小波的目标跟踪方法研究

针对利用Gabor小波进行目标识别的过程中参数序列过多的问题,提出一种新的参数组合选取原则.该方法利用Gabor小波参数特性,配合能量函数构成图像的特征点集合.同时提出了基于统计模型的自适应非线性滤波算法,以弥补基本统计模型下卡尔曼滤波算法的缺陷,配合Gabor小波特征点集合能够大大减少特征点序列过多所造成的算法耗时问题.仿真和实验表明,该算法可广泛应用于各种图像目标识别与跟踪的系统中,并具有良好的图像目标识别能力.     

基于几何活动轮廓模型的图像分割

为降低噪声对图像分割的影响,提出一个几何活动轮廓模型,并应用变分方法求解出模型对应的水平集曲线演化的偏微分方程。该模型考虑到图像区域和边缘的先验信息,并充分考虑图像的统计信息。引入一个惩罚项作为内部能量项,以避免耗时的重新初始化过程。为了验证模型的有效性,文中基于简单的高斯型概率密度函数建立分割实例,结合应用高效且无条件稳定的AOS算法进行分割实验。实验结果表明,模型准确性较高,具有良好的抗噪性、高效性。     

基于贝塞尔滤波改进的测地活动轮廓图像分割模型

活动轮廓模型广泛应用于图像分割和目标轮廓提取,基于边缘的测地活动轮廓（GAC）模型在提取边缘明显的物体时得到广泛的应用,但GAC演化过程中,迭代次数较多,耗时较长。针对这一问题,结合贝塞尔滤波理论,对GAC模型改进。首先,利用贝塞尔滤波对图像进行平滑处理,降低噪声;其次,基于贝塞尔滤波的边缘检测函数,构建新的边缘停止项,且并入到GAC模型中;最后,在构造的模型中同时加入反应扩散（RD）项以避免水平集重新初始化。实验结果表明,与多个基于边缘的模型相比,所提模型在保证分割结果精确度的同时,提高了时间效率,更适用于实际应用。     

一种区域自适应主动轮廓模型的图像分割方法

为了有效地分割灰度不均匀图像,提出了一种区域自适应主动轮廓模型,在该模型中,定义了一个包含全局能量项和局部能量项的能量泛函。在算法的初期,全局能量项占主导地位,它具有收敛速度快、对初始轮廓不敏感的优点。在算法的后期,局部能量项占主导地位,它具有定位精度高的优点。理论分析和实验结果表明,该模型具有收敛速度快、分割精度高、对初始轮廓不敏感等优点。     

结合先验形状和Mumford-Shah模型的活动轮廓分割

基于先验形状和Mumford-Shah模型的活动轮廓分割是一种抗噪声干扰、稳定的图像分割方法。该模型采用水平集方法,并结合活动轮廓模型、先验形状和Mumford-Shah模型来控制曲线演化。特定目标的先验知识可以有效地指导目标准确分割,经过主成分分析（PCA）法可以得到感兴趣对象形状的主要信息。通过对不同图片分割实验表明,针对特定的形状,该方法对杂乱背景、部分遮挡、缺失和强噪声的图片依然能得到满意的结果。     

一种改进的活动轮廓模型图像分割方法

基于全局信息的活动轮廓模型不能有效分割灰度不均匀图像,而基于局部信息的活动轮廓模型对轮廓初始化位置比较敏感。为此,提出结合全局信息和局部信息,构造新的符号压力函数（Signed Pressure Force,SPF）,替代Selective Binary and Gaussian Filtering Regularized Level Set（SBGFRLS）模型中的符号压力函数,同时构造一种新的气球力函数,并采用SBGFRLS水平集方法演化轮廓曲线来分割图像的方法。实验结果证明该方法能有效分割灰度不均图像,同时对轮廓初始化位置不敏感,对噪声有较好的抗干扰性。     

采用测地线活动轮廓模型检测与跟踪运动目标

水平集几何活动轮廓模型能较好地适应曲线的拓扑变化.为了跟踪和获取刚体和非刚体运动目标的轮廓信息,提出了一种基于改进测地线活动轮廓(GAC)模型和Kalman滤波相结合的算法以检测和跟踪运动目标.该算法首先采用高斯混合模型和背景差分获取目标的运动区域,在运动区域内采用引入距离规则化项的GAC模型进行曲线演化,使改进GAC模型在运动目标的真实轮廓处收敛;然后通过结合Kalman滤波预测目标下一帧的位置,实现对目标轮廓跟踪.实验结果表明,该方法适用于刚体和非刚体目标,在部分遮挡的情况下也能保持良好的检测和跟踪效果.     

形状约束下活动轮廓模型冠脉血管图像多尺度分割

目的 由于计算机断层血管造影(CTA)图像的复杂性,临床诊断冠脉疾病往往需要经验丰富的医师对冠状动脉进行手动分割,快速、准确自动分割出冠状动脉对提高冠脉疾病诊断效率具有重要意义。针对双源CT图像特点以及传统单一基于区域或边界的活动轮廓模型的不足,研究了心脏冠脉3维分割算法,提出一种基于血管形状约束的活动轮廓模型分割方法。方法 首先,利用改进的FCM(fuzzy C-means)对心脏CT图像感兴趣区域初分割,其结果用于初始化C-V模型水平集演化曲线及控制参数,提取感兴趣区域轮廓。接着,由3维心脏图像数据获取多尺度梯度矢量信息构造边界型能量泛函,然后利用基于Hessian矩阵的多尺度血管函数对心脏感兴趣区域3维体数据增强滤波,获取血管先验形状信息用于约束能量泛函。最后融合边界、区域能量泛函并利用变分原理及水平集方法得到适合冠脉血管分割的水平集演化方程。结果 由于血管图像的灰度不均匀,血管末端区域更为细小,所以上述算法的实施是面向被划分多个子区域的血管,在缩小的范围内进行轮廓的演化。相比于传统的血管分割方法,该方法充分融合血管图像的先验信息及梯度场信息,能够从灰度及造影剂分布不均匀的冠脉血管图像中准确分割出冠状动脉,对于细小的血管结构亦能获得较好的分割效果。实验结果表明,该方法只需在给定初始轮廓前提下,有效提取3维冠脉血管。结论 对多组心脏CT图像进行分割,本文基于血管先验形状约束的活动轮廓模型可以准确分割出冠脉结构完整轮廓,并且人工交互简单。该方法在双源CT冠脉图像自动分割方面具有较好的正确率与优越性。     

一种测地线活动轮廓模型的快速算法*

为了完成测地线活动轮廓模型在图像分割中的平滑预处理和图像梯度的计算,给出水平集方法以实现中符号距离函数的构造。通过对Gaussian函数以及差分运算的讨论,提出了一种基于Sobel算子图像预处理方法,并利用同心圆扩散方法计算符号距离。得出将图像平滑与梯度计算结合为Sobel算子的处理,一种计算符号距离函数的快速计算方法。通过实验比较,Sobel算子既可以完成平滑处理,又降低了差分计算梯度的时间复杂度,而同心圆扩散方法能够提高模型算法的执行效率。     

基于非局部总变差的图像分割活动轮廓模型*

在一般活动轮廓模型的连续全局极小化方法基础上,利用四种非局部总变差,给出了一种具有连续全局极小解的非局部活动轮廓模型。由于该模型的非局部特性,在分割过程中能有效地去除图像中的噪声,同时保留那些重复的精细结构。数值实验证明,该模型能将图像中的主体结构和精细结构很好地分割出来,而标准活动轮廓模型的分割结果中则丢掉了许多小的精细结构。     

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。