基于水平集的医学图像快速分割方法

针对高噪声、低对比度的医学图像难以快速准确分割的问题,结合基于像素的传统方法和基于水平集的活动轮廓模型,提出了一种混合的医学图像分割新技术.首先依据待分割对象的先验知识交互选取感兴趣区域.然后由传统的方法和基于水平集的C-V模型结合实现感兴趣区域图像的预分割.预分割的结果直接作为窄带变分水平集模型的初始轮廓,演化曲线在很短的时间内准确收敛到待分割物体的边缘.     

改进的C-V水平集模型图像分割算法

复杂的计算限制了基于Chan-Vese（C-V）水平集模型的图像分割方法的应用。为提高图像分割的速度,提出一种基于C-V水平集模型的改进水平集方法。在一般情况下,只需要几次简单迭代就能分割出物体的轮廓。实验表明,该方法简单高效,能够快速有效地实现图像轮廓分割。     

基于局部C-V水平集的CT肝脏病灶提取

本文针对肝脏CT图像的特点,提出一种局部C-V模型水平集算法对肝脏病灶进行分割。该算法首先在肝脏内部选择包含病灶的局部图像,再采用局部最大类间方差法进行预分割,根据最佳阈值确定初始水平集,最后采用局部C-V模型对初始轮廓曲线进行演化。实验结果表明该方法能较好地提取出肝脏病灶。     

基于水平集方法的航拍图像运动分割

针对航拍图像由于受噪声和光照影响导致分割精度差问题,将一种改进的C-V水平集方法引入到航拍图像运动分割中.首先对C-V模型作了改进,通过引入新的能量项使改进方法无需重新初始化符号距离函数,在保证分割精度的同时提高了分割速度;其次对水平集函数的偏微分方程进行改进,消除了原始C-V方法对远离实际边缘的轮廓曲线进化的抑制作用.实验结果显示,改进方法能有效地分割出航拍图像中的运动目标,在初始轮廓线远离目标实际轮廓时也能够正确分割,并能更好地满足实时性的要求.改进方法具有分割精度高,耗时少的优点,可用于航拍图像运动目标检测跟踪系统.     

基于C-V模型的眼底图像交互式杯盘分割

针对眼底图像视杯和视盘水平集分割中C-V模型自适应能力不强等问题,提出一种基于C-V模型的视盘和视杯交互式水平集分割算法。该方法通过交互方式给定不同的视盘初始轮廓和C-V模型参数,对眼底图像的杯盘进行精确地分割。实验结果表明,该方法可克服噪声污染、光照不均匀、对比度低等特点对眼底图像分割的影响,对彩色眼底图像中的视杯和视盘进行精确分割。     

改进的C-V算法在肝脏B超图像分割中的应用

图像分割是医学图像处理的重要步骤,其中,基于几何活动轮廓模型的水平集方法是广泛应用的方法之一。文中将改进的Chan-Vese(C-V)算法与梯度矢量流模型方法进行了详细的对比,实验结果证明改进的C-V算法得到的分割效果比GVF模型分割出的结果要好。     

基于参数化全散度的C-V模型阈值分割方法

针对传统C-V模型收敛速度慢且不完全适合灰度不均匀图像分割的问题,提出基于参数化全散度的C-V模型及其相应的快速阈值分割算法。将全散度引入传统C-V模型并获得一种改进的区域活动轮廓模型,然后,采用水平集和变分法相结合得到该模型所对应的偏微分方程,并通过数值求解该方程获得适合图像分割的快速迭代算法。实验结果表明,该方法分割效果及收敛速度明显提高,且具有较高的鲁棒性和抗噪性。     

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。     

结合梯度和区域信息的多尺度水平集图像分割

提出了一种结合梯度和区域信息的多尺度水平集图像分割算法。该算法结合梯度和区域信息构造能量函数,在梯度约束项中,构建了一个基于小波高频分量的边缘检测函数,在区域约束项中,运用经典C-V模型的区域项,得到混合C-V模型,采用变分法求解,并消除了水平集的重初始化。利用小波变换首先在逼近图像中运用混合C-V模型得到粗分辨图像的一个粗尺度分割,再对当前粗尺度下的最终轮廓线作内插操作,将得到的近似轮廓曲线作为初始水平集函数在原图像中运用消除重初始化的C-V模型演化得到最终的分割。实验结果表明,在同样的模型参数条件下,该方法具有比传统方法更高的演化效率和分割质量。     

一种改进的快速C-V水平集红外图像分割

当红外图像中包含较强噪声时,C-V模型水平集分割方法会产生大量冗余轮廓;同时,C-V水平集采用偏微分方程(PDE)实现,存在计算量大、分割速度慢的缺点.为此,本文提出了改进的快速算法,该算法保留了C-V模型的全局优化特性,并通过窗口滤波整合图像邻域空间信息来构建曲线进化的外部速度,从而提高C-V模型的抗噪性并减少分割中产生的冗余轮廓;采用基于双链表的快速水平集算法来实现曲线的演化,去除了传统算法中的重新初始化和PDE求解的过程,减少了迭代步数,提高了分割的速度.实验结果表明,本文算法对边缘模糊、噪声较大的红外图像能实现快速而有效的分割.     

心脏CT图像分割方法

借助手术导航技术的微创消融将逐渐成为外科治疗房颤的主流方法。快速、准确地分割心室、心房是微创消融的关键技术之一。针对心脏CT图像的具体特征提出一种分割技术,将基于像素的传统方法和基于水平集的活动轮廓模型相结合,完成图像预分割。分割结果直接作为变分水平集的初始轮廓,经若干次迭代后,得到心室、心房的光滑轮廓。     

基于先验知识水平集方法的草莓图像分割

在实际应用中,当目标本身含有一些固有的颜色纹理特征时,可将这些特征作为一种先验信息,这样可以大大提高分割的准确性.为此,本文提出了一种基于先验信息的改进水平集图像分割方法.首先,利用传统的C-V模型能量项的构造思想构建了基于颜色信息的局部能量项,该项是用于处理彩色图像;然后将颜色分量引入到传统的结构张量中构建出新的扩展型结构张量,该项是用于处理纹理信息;最后,将上述新构造的能量项以及Li模型约束项引入到传统C-V模型中得到新的水平集模型.鉴于草莓果实所具有的颜色信息和纹理信息,本文将上述改进水平集方法应用到农业自动化应用中草莓果实分割中.对实验室环境与草莓生长环境下的草莓图像进行分别实验,结果显示该方法能够不仅能够分割出草莓果实且能够很好地处理草莓表面的纹理信息.另还与OTSU算法、传统C-V模型、改进C-V模型对草莓图像作对比实验,结果表明本文算法均比上述三种算法具有更好的分割效果.     

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.     

分水岭优化的C-V模型脑肿瘤图像分割

C-V模型可有效对脑肿瘤等医学图像进行分割,但存在对初始轮廓位置敏感及重新初始化耗时的问题,为此,提出了一种分水岭优化的C-V模型脑肿瘤分割方法。首先引入标记函数,通过强制最小技术改善传统分水岭变换的过分割现象,得到粗分割结果,然后在粗分割基础上确定C-V模型初始轮廓位置,最后采用无需重新初始化的C-V模型进行细分割,得到较精确的脑肿瘤分割结果。实例结果表明,经过分水岭优化后的C-V模型能够对常见脑肿瘤图像进行有效分割,尤其是能够将与组织粘连的肿瘤分割出来。     

基于圆形约束快速水平集的原生质体细胞分割

原生质体细胞的显微图像具有边界模糊、内部分布不均匀的特点,利用传统分割方法较难取得理想分割效果.针对原生质体细胞的圆形特点,在快速水平集分割算法中加入圆形先验知识,提出一种新的基于圆形约束的快速水平集模型.为解决多个原生质体细胞分割问题,首先对图像进行预分割,然后利用多个水平集表示的圆形约束快速模型进行再分割.对传统快速水平集进行改进得到一种基于直方图统计的快速水平集模型,利用该模型进行预分割可以取得较好的效果.对多个不粘连细胞和多个粘连细胞,分别采用八链码跟踪法和随机霍夫圆检测法对预分割后的目标区域进行分裂.实验结果表明,本文快速水平集算法可以有效地解决单个及多个原生质体细胞分割问题.     

带H1正则项的C-V模型

C-V模型(CHAN T F, VESE L A. Active contours without edges. IEEE Transactions on Image Processing, 2001, 10(2): 266-277)是一个著名的基于区域的图像分割模型。它对活动轮廓的初始化和噪声不敏感,但分割的图像的范围不够广泛。因此,运用理论分析与实验相结合的方法,在C-V模型中添加H1正则项,对其进行了改进,提出了一个新颖的图像分割的能量泛函,并推导出了以偏微分方程形式表示的基于区域的自适应插值拟合的活动轮廓模型。实验表明：该模型能够分割某些原来C-V模型不适用的图像,它对初始轮廓的大小、位置的敏感性较小,抗噪性较强。     

基于卷积神经网络改进的图像自动分割方法

针对图像序列三维重建中多视角目标分割需要人工参与任务繁重的问题,提出一种基于卷积神经网络改进的图像自动分割方法。首先将序列图像去噪处理、归一化并进行语义标注后制作数据集,然后对改进的融合多尺度特征和残差连接的卷积神经网络进行训练,得到优化后的卷积神经网络分割模型,最后将预分割图像加载到优化的分割模型中得到归一化的掩码图,再利用三次样条插值法将其恢复分辨率后与原图做自定义的掩码操作得到高清分割结果。本文以主流分割软件PhotoShop分割结果为参考标准进行对比,实验结果证明,该方法的准确率与参考标准接近,而且可实现批量自动分割,较好的解决三维重建中目标分割任务繁重的问题。     

具有多指标柔性能量的Mumford Shah模型图像分割

针对Chan和Vese提出的基于Mumford Shah泛函的水平集图像分割算法，做了两方面的改进：首先,构造了具有柔性的演化曲线内外能量取代C V模型中的刚性能量，减少了C V模型求解时的数值不稳定和过度分割等现象；其次，综合图像的多方面特征，提出多指标集能量项构造方法，提升了C V模型的分割能力和精度。综合两方面的工作，提出带多指标柔性能量的C V模型。新模型能有效处理图像受严重噪音污染、目标内部有灰度起伏等情况。对人工合成图像、医学图像和真实世界图像的分割实验均表明了新模型的良好性能，并且算法收敛速度快、数值稳定。     

粒子群算法优化归一化划分的彩色图像分割

为克服谱聚类算法求解归一化彩色图像划分时计算复杂度高、寻优能力差的不足,先对彩色图像各通道进行模糊C均值聚类,综合各通道聚类结果获得待分割图像,构造无向带权图;再使用二进制离散化粒子群算法替代谱聚类算法求解归一化划分准则的最小值,最后通过最优粒子获得分割结果。实验表明该方法耗时少,能完整准确地提取彩色图像中的目标。