一种基于参数活动轮廓模型的高能闪光照相图像分割算法

针对高能闪光照相系统成像质量较差的特点,提出了一种基于参数活动轮廓模型(Snake模型)的闪光照相图像分割算法.该算法在传统高斯力Snake模型中引入包含图像区域信息的变力,以目标和背景两区域具有最小方差为准则,构建兼顾边缘和区域信息的外部能量函数.数值实验结果表明,该算法对初始轮廓位置不敏感,较好地解决了客体凹陷区域分割问题,能够实现对含噪声的弱边界闪光图像的自动分割.     

R-Snake:一种基于边缘与区域信息的图像主动轮廓提取模型

 传统Snake模型存在着对轮廓的初始化敏感,对高噪声图像易陷入局部极小值,以及对具有狭长深度凹陷区域的图像无法获得正确轮廓等问题.本文提出了一种基于边缘与区域信息的主动轮廓模型R-Snake(Region Snake).该模型通过文中设计的图像变换算子,并结合区域积分与曲线积分间转化的Green公式,导出了包含目标图像区域信息的区域力.然后由力平衡方程将该区域信息自然直接地引入到主动轮廓提取模型中,从而实现图像的轮廓提取.由于该模型同时利用了图像的区域信息和梯度信息来引导轮廓曲线的演化,使得本文方法不仅扩大了轮廓初始化的范围,降低了对图像噪声的敏感性,而且还增加了轮廓曲线收敛到真实边界的能力.实验结果表明,本文方法具有很强的适应性和鲁棒性,尤其是对高噪声图像和具有狭长深度凹陷的图像获得了优于传统Snake模型的结果.     

超像素优化Snake模型的乳腺X线图像胸肌分割

提出基于超像素优化Snake模型的乳腺X线图 像胸肌 分割方法。首先采用融合灰度和纹理特征的超像素分割算法将图像分割为多个具有准确边界 、同质的 超像素区域;再根据胸肌的解剖学特征和灰度特征将超像素分类,识别胸肌区域,完成胸肌 的粗分割; 最后使用超像素分类结果优化Snake模型初始轮廓,通过Snake模型演化实现胸肌的细分割 。实验结果表明,本文方法对不同大小、形状和亮 度的胸肌 能够准确地逼近到目标边界,并具有较强的抗噪性和鲁棒性;与其他胸肌分割算法相比,本 文算法准确性较高,稳定性较好。     

基于自适应扩散梯度矢量流的图像分割算法

为了提高活动轮廓分割图像的精度,解决传统活 动轮廓不能够收敛到深凹陷和弱边界对象分割效果不佳等问 题,提出了自适应扩散梯度矢量流(AD-GGVF)算法。首先,在外部力场中,使用基于分量的 归一化方法代替传统的基于矢量的归一化方 法,提高活动轮廓曲线进入深凹陷的能力;然后,将拉普拉斯算子分解为切向和法向分量, 并增加两个互相关的自适应权重 函数,使轮廓曲线能够根据图像的局部特征自适应调节扩散过程;最后,以分割结果的量化 误差为评价标准,和传统的活动 轮廓分割效果进行对比和分析。实验结果表明,本文算法针对两幅不同的弱 边界图像,量化误差分别降低到0.08和0.09,活动轮廓曲线能够收敛到深凹陷的底部;分割 效果较为准确。     

基于SVM能量模型的改进主动轮廓图像分割算法研究

为克服经典主动轮廓模型曲线内外区域能量定义在复杂目标与背景分布情况下的不足,本文将高效的支持向量机有监督学习分类器引入基于Mumford-shah模型的主动轮廓图像分割算法中,提出了基于SVM能量模型的改进主动轮廓图像分割方法.该方法首先利用支持向量机的分类结果对于封闭曲线的内外区域分别构造了一种新的图像能量表示方法,因为分割过程充分利用了有监督学习策略,使得本文提出的算法具有更高的稳定性和更加广泛的适用范围,特别是对目标灰度分布不均或存在多纹理的目标也可以得到较好的分割结果.分割时,首先利用SVM实现粗分割得到目标初始轮廓,然后利用改进的Mumford-shah主动轮廓模型进行精确分割,采用粗分割策略一方面可以大大提高分割速度,另一方面也可以提高了算法的自动化程度.对比实验结果表明本文提出的算法具有更大灵活性和更好的分割性能.     

一种基于脑部肿瘤MR图像的分割方法

针对传统的分割方法难以实现医学图像自动分割和准确分割的问题,提出了一种基于GVF Snake模型的医学图像分割方法。该方法采用Canny算子的边缘检测结果作为GVF扩散方程计算的边缘映射图,提高了GVF Snake模型的抗噪性能;用分水岭算法自动获取的轮廓作为GVF Snake模型分割的初始轮廓,降低了GVF力场计算的复杂性和分割时轮廓线的迭代次数。分析和实验结果表明,采用该方法对脑部肿瘤MR图像进行分割时,能自动准确地分割出肿瘤区域。     

一种改进的交互式医学图像序列分割方法

本文介绍了一种结合live wire算法和活动轮廓模型的医学图像序列的分割方法.我们通过把live wire算法和图像分割中一般的区域增长方法结合来改进live wire算法,并用改进后的算法来对医学图像序列中的单张或多张切片进行交互式的准确分割.然后计算机利用活动轮廓模型来自动分割相邻的未分割切片.我们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来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.本文还介绍了一种基于live wire算法思想的简单的分割结果交互式修补方法.实验表明我们的算法仅需少量用户交互就能快速准确的从医学图像序列中分割出感兴趣的物体.     

融合纹理特征与螺旋状搜索聚类的超像素分割算法及应用

针对传统SLIC(simple linear iterative clustering)超像素分割算法没有综合考虑图像的纹理信息特征,导致对边缘信息较强和纹理复杂的图像进行超像素分割时,出现边缘检测不灵敏,分割效果不理想的问题.提出了把原图像先经过噪声抑制提取出纹理特征分量,构建以颜色特性、纹理特征和空间位置特征相融合的相似性度量方法.改进后的方法提高了边缘检测的灵敏度,增强了算法在对边缘信息较强和纹理复杂图像进行分割时的鲁棒性.另外,提出利用螺旋线状的搜索方式进行聚类,加速了算法的收敛速度,提高了分割效率.改进后的方法在BSDS500公共数据集上进行了实验,结果显示改进后的方法在边缘召回率、欠分割错误率、可完成的分割精度以及算法运行时间四项指标上优于传统算法.     

生物力学模型约束下的图像分割算法研究

引入基于生物力学约束的弹性可变形体模型,提出区别于传统Snake方法的内外能量构造方法,其中内能量取决于该弹性可变形体材料的物理特性,外能量是由图像等外部数据驱动,通过能量最小化过程达到平衡位置,即所要的分割结果。为了说明该算法的精确性和稳定性,分别在人工合成图上添加不同数量的噪声,并进行边界弱化。实验表明,该算法具有良好的分割效果。心脏核磁共振（MRI）图像分割的实验表明,该模型能有效地同时搜索到左心室的内外膜,解决了心外膜不易分割的难题。     

基于流形特征与形状先验的红外直升机图像分割

为有效分割复杂天空背景下的直升机目标,提出了基于流形特征与形状先验的变分分割模型.根据图像数据的灰度分布构造区域能量项,推动变形曲线向目标边界演化;引入对称正定（Symmetric Positive Definite,SPD）矩阵流形上的区域协方差描述子构造流形特征能量项以提高分割算法的鲁棒性.在区域项、边界项和流形特征项的共同作用下获取红外直升机目标的第一阶段分割结果.在第二阶段分割过程中,基于主成分分析（Principal Component Analysis,PCA）方法获取直升机目标的先验形状变化模式,以变形曲线在PCA空间重构的形状作为先验知识约束曲线的演化,最终实现红外直升机图像的分割.实验结果表明,本文方法能够有效获取直升机目标的完整轮廓.     

A Biased Vector Field Convolution External Force for Snakes

The vector field convolution (VFC) is an effective external force for active contour models. However, it always comes across premature convergence in extracting complex geometries, especially narrow and deep concavity when the initial contour is set outside of the object boundary. In this letter, a biased vector field convolution (BVFC) external force is proposed. In BVFC, an indicator function with respect to the contour and a narrow band are introduced to biasedly utilize the edges gradient information of a concave region. On the other hand, a feature map which better describes the principal curvatures and equally emphasizes both corners and edges is also introduced. Experimental results demonstrate that the BVFC snake improves the performance in extracting object boundary and shows the ability to converge to concavity compared with several state-of-art active contour models.     

基于GVF Snake的运动目标跟踪方法

针对Snake不能收敛于凹形边缘和收敛速度慢的缺点,结合帧间差分和梯度矢量流主动轮廓模型（GVF Snake）,提出了一种运动目标跟踪方法。首先通过帧间差分得到不同时刻的灰度差异图像,然后用形态方法得到的运动目标粗略轮廓作为Snake的初始轮廓,最后利用GVF Snake的特性,准确地收敛到目标边界。实验证明该方法运算速度快、能够快速地收敛到目标轮廓、准确地跟踪目标,并具有一定的抗噪能力。     

A hand tracking algorithm with particle filter and improved GVF snake model

To solve the problem that the accurate information of hand cannot be obtained by particle filter, a hand tracking algorithm based on particle filter combined with skin-color adaptive gradient vector flow (GVF) snake model is proposed. Adaptive GVF and skin color adaptive external guidance force are introduced to the traditional GVF snake model, guiding the curve to quickly converge to the deep concave region of hand contour and obtaining the complex hand contour accurately. This algorithm realizes a real-time correction of the particle filter parameters, avoiding the particle drift phenomenon. Experimental results show that the proposed algorithm can reduce the root mean square error of the hand tracking by 53%, and improve the accuracy of hand tracking in the case of complex and moving background, even with a large range of occlusion. This work has been supported by the National Natural Sciencal Foundation of China (No.61403274), and the Tianjin Technology Project of Intelligent Manufacturing (No.15ZXZNGX00160). E-mail:agwu@tju.edu.cn      

对具体结构复介电常数测试的研究

根据微波材料的设计结构（如圆波导结构、非均匀加载结构）建立对应的模型,并以矢量网络分析仪测量的S参数为基础,通过HFSS仿真优化,最终给出相对应的相对复介电常数。由于传统的测试平台只能实现对微波材料样品的测试,因此这里所述方法一方面对于缩短设计周期具有重要意义,另一方面避免了对复杂结构的特性阻抗及传播常数繁琐的求解过程。通过经典的NRW算法所得结果与仿真所得结果相比较,验证了该方法的有效性。     

基于Snake活动轮廓模型的视频跟踪分割方法

基于Snake活动轮廓模型,采用时空融合的方式,根据短时间内相邻帧的运动趋势差异相似的前提,首先将视频序列分成若干个小段,每段有k帧视频,选取段内的前两帧为关键帧,通过运动检测的方式自动得到这两帧中运动对象的大致区域;然后进行帧内Snake演变,搜索精确轮廓;最后以关键帧间运动对象形心的运动矢量预测勾勒后续帧的初始轮廓,进行帧内Snake精确轮廓定位,从而实现所有帧的视频对象分割。相比于传统方法,本文方法克服了手动绘制初始轮廓的缺点,在空域对Snake贪婪方法进行了改进而且精确度高,速度快。实验表明,本文方法成功地实现了前后帧图像之间运动对象的对应匹配关系,并通过改进后的Snake贪婪方法得到了精确的分割结果。     

基于概率跟踪的冠状动脉造影图像的血管树提取

采用传统的基于跟踪的方法分割冠状动脉X射线造影图像的血管时,易受血管节点和曲率的影响.对此,本文提出了基于多特征测度的概率跟踪模型和中心线优化算子,该方法能够准确地分割出血管树的骨架并进行中心线优化.实验中,该方法不仅避免了传统方法的弊端,而且具有较低的计算耗时、较高的鲁棒性、全自动性:一次选定跟踪的起点,可以自动提取出80%以上冠状动脉树.     

基于图像引力和Mumford-Shah模型的曲线演化算法

提出了一种图像引力和Mumford—Shah（M—S）模型的快速曲线演化算法,该算法分两步实现：首先利用图像引力,对参数主动轮廓线模型中的控制点进行寻优,使控制点能快速地收敛到图像的边缘附近;然后利用插值算法,得到目标较粗糙的大致轮廓,再使用M—S模型和窄带方法得到准确的轮廓。该算法避免了参数主动轮廓线模型不能收敛到物体凹陷的边缘和对初始位置敏感等问题,也避免了M—S模型需要对所有图像数据进行计算,计算量大等问题,实现了对参数和几何主动轮廓线模型进行了有效结合。     

基于最小能量的图像分割方法

提出了一种图像分割新方法,与 Ｓｎａｋｅ 模型一样,该方法融合了传统的三阶段分割方法,并克服了 Ｓｎａｋｅ 模型只能处理单区域轮廓线的缺陷,适用于多区域、多空间位置关系的图像分割,无需轮廓线的初始位置设定。同时,动态规划的嵌入特性,保证了图像分割的全局最优化,实现了图像轮廓线的精确定位和自动分割。实验结果表明了该方法对于多区域图像分割的有效性。     

基于运动补偿的Snake视频对象跟踪算法

当对象移动幅度大时，Snake视频对象跟踪算法中的曲线迭代过程易陷入局部最小，为此，提出一种运动补偿预处理的解决方法。此方法预先估计对象的运动信息，然后对Snake曲线的初始轮廓位置进行运动补偿，最后进行Snake跟踪。实验表明，这种方法不仅跟踪效果好，而且能有效地减少Snake曲线演化的迭代次数。     

基于SRG的快速图像分割算法研究与实现

针对传统的SRG算法实时性和准确性不足,提出了一种模拟自然界生态中病毒感染过程的智能快速图像分割算法,并在VC＋＋6平台上实现。该算法基于传统SRG图像分割原理,一方面可以自动探测生长点,并且可根据背景的亮暗动态更新参数,对光线不均匀的图像也可进行分割;另一方面仅通过一次对图像的全局遍历搜索,便可逐一将目标从背景中分割并且作标记。实验结果表明,与传统阈值算法相比,该算法在提高图像分割速度的同时,在不同背景中分割图像的准确性更高。