变分水平集分割方法

针对三维图像多相分割问题,提出一种变分水平集分割方法。由变分方法和梯度坡降方法得到能量泛函取极小值的水平集函数演化方程,与基于区域模型的参数估计构成一个交替迭代过程。仿真结果表明,该方法简单高效,能快速实现三维图像的轮廓分割与重建,真实反映采集序列断层图像的信息,具有较好的应用价值。     

三维图像多相分割的变分水平集方法

变分水平集方法是图像分割等领域出现的新的建模方法,借助多个水平集函数可有效地实现图像多相分割.但在区域/相的通用表达、不同区域内图像模型的表达、通用的能量函的设计、高维图像分割中的拓展研究等方面仍是图像处理的变分方法、水平集方法、偏微分方程方法等研究的热点问题.文中以三维图像为研究对象,系统地建立了一种新的三维图像多相分割的变分水平集方法.该方法用n-1个水平集函数划分n个区域,并基于Heaviside函数设汁出区域划分的通用的特征函数;其能量泛函包括通用的区域模型、边缘检测模型和水平集函数为符号距离函数的约束项3部分;最后,针对所得到的曲面演化方程,采用半隐式差分格式进行离散,并对多种类型三维图像进行分割验证了所提出模型的通用性和有效性.     

基于多层水平集函数的三维多相图像分割

多相图像分割通常利用多个水平集函数分别定义不同区域的特征函数,其极值求解问题需要对多个函数分别求极值,计算效率较低。针对三维多相图像,提出一种改进的变分水平集模型,采用一个多层水平集函数的n层水平集隐式曲面,将图像划分为n个区域,通过对一个水平集函数求极值,实现三维多相分段常值图像的快速分割与重建。将能量泛函表达为数据项和规则项,借助规则化Heaviside函数设计区域划分的通用特征函数,采用Split-Bregman投影方法进行能量最小化求解。实验结果表明,该模型可以有效地实现三维多相图像分割,与Chan-Vese模型相比,其迭代步数较少,分割速度较快。     

三维图像多相分割的变分水平集方法探究

基于三维图像多相分割问题,采用变分水平集方法,借助能量泛函得出水平函数演化方程,再取值不同的参数构建相应的区域模型.选取虚拟人体下颌骨和牙齿图像进行验证,验证结果证实,该方法具有简单高效的优势,能够快速分割和重建三维图像,并将图像信息真实反映出来.     

基于核模糊聚类的变分水平集医学图像分割方法

针对现有无须重新初始化的变分水平集分割模型, 存在对边缘模糊、对比度差等图像不是很敏感、分割效果不理想的问题, 提出了一种基于核模糊聚类的变分水平集医学图像分割方法。将原始图像进行核模糊C-均值聚类, 把得到的聚类结果带入初始化水平集函数得到初始轮廓, 最后利用李模型的分割方法实现最终的图像分割。实验结果表明, 该方法具有良好的分割质量, 适应性强, 同时可减少迭代次数。     

基于变分水平集的图像模糊聚类分割

结合变分水平集方法和模糊聚类,提出了一个基于变分水平集的图像聚类分割模型.该模型引入了一个基于图像局部信息的外部模糊聚类能量和一个新的关于零水平集的正则化能量,使得该模型对噪声图像的聚类分割更具鲁棒性.通过在能量泛函中加入一个内部约束能量约束水平集函数为符号距离函数,可以使水平集演化过程无需重新初始化.进一步提出了一种变分形式的聚类中心更新方法,实现了半监督的图像聚类分割.实验中采用不同类型的图像与FCM聚类模型、CV模型、Samson模型进行了对比实验,实验结果显示,该模型能够克服图像中噪声的影响,取得较满意的聚类分割效果.     

基于改进变分水平集的红外图像分割方法

提出一种基于水平集的红外图像偏微分分割方法,通过改进Chan-Vese模型中的能量函数获得偏微分方程,该能量函数将红外图像边缘与区域信息相结合,取得了全局极小值,该能量模型对水平集初始曲线的位置不敏感,并可定位图像边缘。基于该模型的变分水平集分割方法可分割出红外图像目标。实验结果表明,该方法效果良好,便于下一步的红外目标识别与跟踪。     

基于水平集的新型彩色图像分割算法

由于考虑的泛函变分形式是非凸性质,向量值图像分割模型的计算结果经常会陷入局部最小值。基于活动轮廓的向量值图像的全局图像分割方法,以新型变分形式将向量值图像分割和图像去噪融入具有全局极小能力泛函框架中。新模型具有容易构造和较少计算量的特点,对比经典的水平集方法,可以避免繁琐的距离重复化水平集过程。通过对人工图像和真实图像进行分析,验证新方法具有更好的图像分割效果。     

具有强鲁棒性的三维对象多视变分分割方法

针对校准摄像机采集系列图像的三维分割重构问题,提出了一种新的面向概率描述的变分方法。首先,计算系列图像的极大似然曲面,可重构与分割保持一致的三维曲面;接着,融合联合概率,可重构目标对象及图像背景的平均强度及标准差;最后,采用水平集框架,可实现对曲面能量方程的数值模拟。该方法适用于复杂拓扑结构重构及噪声数据处理。实验结果表明,该方法实用性好,鲁棒性强,对任意三维对象的分割重构效果较形状雕刻方法及体视分割方法理想。     

多尺度框架下基于C-V模型的肺纹理分割

使用水平集法对CT图像进行肺纹理分割时存在运算时间长、噪声影响大等问题。为此,提出一种多尺度框架下基于C-V水平集法的三维肺纹理分割方法。根据小波变换理论,对低频图像进行三维体数据的C-V水平集分割,参照演化结果初始化高频图像水平集,逐步得到原胸肺CT三维图像的分割结果。实验结果表明,该方法能缩短运算时间,并减小噪声对分割结果的影响。     

基于水平集方法的软组织图像序列分割

医学图像分割是医学图像处理中的关键问题之一.图像序列的分割操作是医学图像三维重建的必要准备,而软组织图像分割则是医学图像分割中的一大难点.基于曲线演化理论的,借助偏微分方程等数学工具的水平集方法已经被广泛应用于医学图像分割领域.介绍了水平集方法的数学模型,并设计了一种基于窄带水平集方法的,专门针对软组织图像分割的算法.用边界追踪等方法提取第一层图片中的软组织相关轮廓;将它们作为初始水平集曲线,再利用窄带水平集方法进行演化;经过两个阶段的迭代处理,最终自动分割出整个软组织图像序列.实验表明该算法具有较高效率、分割结果精确,所产生的分割结果可以作为三维重建的合适的数据集.     

一种基于水平集的三维肝脏磁共振图像混合分割方法

针对腹部复杂的内部结构、各组织之间存在相互浸润,使得腹部磁共振(Magnetic resonance, MR)图像存在大量弱边缘的问题,以及使用传统水平集（Level set）方法对肝脏进行分割时易在弱边缘处产生泄露,采取阈值分割等算法进行预处理以获取更好的分割效果,并使用一种改进的水平集方法分割提取三维腹部MR图像中的肝脏。使用阈值分割进行粗分割可以有效减少干扰,将粗分割的结果进行亮度映射,增强边缘信息,然后将预分割的结果作为初始水平集,使用改进的水平集方法对其进行进一步分割。实验证明多种算法的有效结合能够改善传统水平集分割方法在弱边缘处过度演化的问题,获得较为理想的分割效果,拓展了水平集方法的应用。     

隐式曲面上两相图像分割的变分水平集方法

在平面图像分割的Chan-Vese模型基础上,提出隐式曲面上两相图像分割模型。用静态水平集函数的零水平集表达图像所在的闭合曲面,用另一动态水平集函数的零水平集与静态水平集函数零水平集的交线表达静态曲面上图像分割的动态轮廓线。所研究模型的能量泛函的数据项即为曲面上两分割区域的图像强度与对应区域平均图像强度的差的平方,其轮廓线长度项为两水平集函数的零水平集交线的长度。为避免动态水平集函数的重新初始化,在能量泛函中引入水平集函数为符号距离函数的约束惩罚项。通过变分方法得到图像分割空间轮廓线演化的梯度降方程。通过显式差分格式对演化方程进行离散。实验结果表明,该模型能有效实现复杂封闭曲面上图像的两相分割。     

Individual tooth segmentation from CT images using level set method with shape and intensity prior

3D visualization of teeth from CT images provides important assistance for dentists performing orthodontic surgery and treatment. However, dental CT images present several major challenges for the segmentation of tooth, which touches with adjacent teeth as well as surrounding periodontium and jaw bones. Moreover, tooth contour suffers from topological changes and splits into several branches. In this work, we focus on the segmentation of individual teeth with complete crown and root parts. To this end, we propose adaptive active contour tracking algorithms: single level set method tracking for root segmentation to handle the complex image conditions as well as the root branching problem, and coupled level set method tracking for crown segmentation in order to separate the touching teeth and create the virtual common boundaries between them. Furthermore, we improve the variational level set method in several aspects: gradient direction is introduced into the level set framework to prevent catching the surrounding object boundaries; in addition to the shape prior, intensity prior is introduced to provide adaptive shrinking or expanding forces in order to deal with the topological changes. The test results for both tooth segmentation and 3D reconstruction show that the proposed method can visualize individual teeth with high accuracy and efficiency.     

基于局部区域信息的水平集医学图像分割方法

针对医学图像中存在的亮度分布不均匀（intensity inhomogeneity）的特点,对Chan-Vese提出的基于Mumford-Shah模型的水平集分割图像的算法进行了改进。局部区域信息是对亮度分布不均匀图像进行准确分割的关键,但是传统的基于区域信息的C-V模型没有利用到这种局部区域的图像信息,因此无法正确分割强度分布不均匀图像。利用局部区域信息构造能量函数,提出了一种基于局部区域信息的改进C-V模型。该模型无需大量计算,水平集函数可快速收敛。MR图像、血管造影图像和X线骨折图像的实验结果证明了该方法的高效性。     

一种基于水平集的图像快速多区域分割方法

提出了一种新的基于水平集的图像快速多区域分割方法。首先,在经典水平集分割算法的基础上,通过使用新的水平集初始化函数,有效地改善了水平集分割算法的时间性能;其次,通过引入区域分割控制条件控制水平集函数的收敛过程,实现多区域分割。实验结果表明,提出的多区域分割方法具有较好的分割性能,并且时间耗费少。     

改进的双水平集医学图像分割方法

由于基于简化M_S模型的多相水平集图像分割模型仅仅利用了图像的区域信息,对图像的另一个重要信息(边缘信息)没有有效的利用,同时在分割的过程中需要对水平集函数不断进行重新初始化.为了解决上述模型的不足,本文提出改进的双水平集医学图像分割方法.该方法主要是在基于简化M_S模型的多相水平集图像分割模型的基础上将图像的边界信息项和为避免重新初始化水平集函数的惩罚项加入模型中.实验结果表明,添加了边界信息后的模型能够在边界位置定位更容易,同时改进后的双水平集模型在实现多目标分割时,无需重新初始化水平集函数,减少了计算量,简化了算法实现的复杂度.