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.     

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。     

基于窄带水平集的曲线演化与左心室MRI图像分割

文章研究了基于窄带水平集的曲线演化方法并应用于心脏的MRI图像分割。分析了窄带的生成技术,提出了基于模板的距离函数生成方法;针对MRI图像的特点,给出了一种分割MRI图像的水平集速度函数,以处理图像中出现的区域灰度不一致性以及弱边界现象。MRI图像的分割实验证明了该文算法的有效性。     

基于窄带M-S模型的猪序列切片图像的交互式分割

提出了一种基于窄带M-S模型的图像交互式分割方法,解决了简化M-S的C-V方法针对图像全局,迭代速度慢和不能直接利用窄带法的问题;通过交互标记点和样条插值在目标附近建立初始曲线,以此曲线作为零水平集曲线,建立窄带,克服了窄带法局部求解的不足;实验表明,该方法大大提高了分割速度和精度,将此方法用于猪序列切片图像的分割,取得了较好的效果.     

基于窄带思想的虚拟人肺组织形状演化分割方法

由于肺组织形状的广泛相异性,且肺组织与其周围的组织具有相似的像素分布,致使肺组织边界较为模糊,使得医学图像中对肺器官的自动分割实现比较困难.提出了一种基于窄带思想的肺组织形状演化分割方法,将前一帧图像通过水平集算法分割所得的肺组织轮廓线经过基于窄带思想的形状演化后,作为下一帧肺组织图像分割的初始种子,肺组织分割结束后用可视化技术重建人体肺组织.实验结果表明,该方法对肺组织分割行之有效,与同类算法相比,不仅减少了人工干预量,而且分割效率明显提高.     

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。     

结合图像熵的C-V模型分割算法

C-V模型是水平集分割方法中的一种经典模型,但存在自适应能力不强的问题.医学图像分割对象的特点是具有各种复杂的拓扑结构及变化.根据医学分割算法的自适应要求,在水平集图像分割方法C-V模型算法的研究基础上,引入图像信息熵算法,通过计算演化曲线内外的图像熵,解决曲线演化过程中迭代参数设定问题,达到增强C-V模型分割算法的自适应能力.实验结果表明,结合图像熵的C-V模型算法面对不同的对象具有良好的自适应性.     

LATE水平集图像分割模型的矩形窄带法

窄带法是水平集图像分割的一种常见的加速方法.传统窄带仍然存在冗余的计算区域;传统窄带法与LATE （Local Approximation of Taylor Expansion）水平集模型结合时,图像分割效率反而可能下降.针对这些问题,本文提出了一种基于LATE水平集图像分割模型的矩形窄带法.在每次LATE水平集迭代之前,对水平集做如下窄带处理.首先找出水平集的所有过零点;然后对过零点做活动约束,剔除不活动的过零点,有效缩小窄带范围;再对活动约束的过零点生成矩形窄带;对重叠的矩形窄带进行合并优化,使得矩形窄带总面积尽可能小.最后,在矩形窄带范围内求解水平集微分方程,更新水平集,完成本次迭代.在水平集演化的不同阶段,对传统窄带法的窄带面积与本文矩形窄带面积进行了比较.随着迭代次数增加,矩形窄带面积与传统窄带法的窄带面积之比逐渐减小到0,说明矩形窄带法有效地减少了冗余计算量.针对不同程度的灰度不均匀图像,本文方法与LATE方法、结合LATE模型的直接窄带法、以及结合LATE模型的DTM窄带法进行了比较.直接窄带法和DTM窄带法的分割速度反而慢于LATE方法.对灰度严重不均匀的图像,直接窄带法和DTM窄带法的分割质量受到了较大影响.本文方法在保持较好分割效果的条件下,分割速度快于LATE方法.本文的矩形窄带方法有效地降低了算法复杂度,提高了图像分割效率.     

基于变动权值的混合水平集图像分割模型

基于局部区域的活动轮廓模型(LRAC)分割图像时对初始轮廓的严重依赖性,提出一种基于局部和全局区域结合的水平集图像分割算法。结合Chan-Vese水平集模型和LRAC模型的特点,在构造水平集函数时定义了变动的权值参数,将水平集函数的局部和全局能量泛函项结合起来,其中,权重参数由图像梯度和图像演化曲线内外局部均值定义。另外,在水平集函数演化时采用窄带法,以减小计算的时间复杂度。实验结果表明,该算法模型兼有CV模型和LRAC模型的优点,比LRAC模型对初始轮廓选取的依赖性低,收敛速度快;比窄带CV模型的对目标边缘分割效果好。     

一种改进的双模态图像分割算法

在Mumford-Shah模型基础上提出了一个改进的双模态图像分割算法。该算法基于图像局部化信息创建驱动曲线演化的能量,引入的配准项提高了曲线的演化速度,基于曲线演化竞争的数据拟合项,使得曲线能更稳定地收敛到一个全局静态最小值,且算法对水平集函数初始化位置不敏感。实验结果表明,改进的算法具有收敛速度快、分割结果稳定的特点,尤其在医学CT图像方面具有更强的分割能力,更高的稳定性。     

基于模糊聚类水平集的医学图像分割方法

医学图像分割是图像分割的一个重要应用领域,医学图像普遍存在高噪声、伪影、低对比度、灰度不均匀、不同软组织之间与病灶之间边界模糊等特点,因此运用聚类算法,结合李春明模型(LCM)和两相水平集分割方法(CV),首先选用合适的滤波器对医学图像进行去噪,然后使用模糊C均值算法(FCM)获得图像的先验模型;并对传统的CV模型进行改进,对图像进行细分割。实验表明,该模型可以解决图像高噪声、弱边界问题,并可以有效避免重新初始化,对边缘更加敏感,可提高分割精度,有效的抑制噪声,明显的减少迭代次数和时间,具有一定应用价值。。     

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.     

一种新的窄带快速区域水平集C-V模型图像分割方法

Chan-Vese提出了区域水平集图像分割C-V模型,该模型随着水平集函数的演化,演化曲线能自然地改变其拓扑结构,因而在很多研究领域有着广泛的应用,特别是在图像分割、目标跟踪领域取得了显著的效果。基于区域的水平集函数比基于梯度的水平集函数在抗噪声方面也表现得更优秀,但是其演化水平集函数也更复杂,主要缺点是演化速度特别慢,限制了在大型高分辫率图像分割中的应用。针对此问题,提出了一种窄带快速区域水平集C-V模型,即先利用GV水平集在低分辨率的图像上检测出大致的边缘,然后映射到高分辨率的图像上,在其边缘的一个窄带内检测更为精确的边缘,其检测速度有了很大的提高。采用高分辫率的大型合成孔径雷达(SAR)遥感图像进行的实验证明了该方法能够快速而有效地提取出海岸线,满足工程中的实际应用。     

基于模糊集理论的医学图像分割的应用

图像分割是医学图像处理、分析、研究的基础。由于人的视觉特性和数字图像本身所具有的模糊性,使得图像分割问题是典型的结构不良问题。而模糊集合论具有描述不良问题的能力,模糊集理论应用于图像分割是针对图像模糊性非常有效的方法。对近年来基于模糊集理论的医学图像分割技术的应用和发展进行了综述和讨论,展望了基于模糊集理论的医学图像分割技术的前景和面临的挑战。     

一种基于曲线进化的医学图像解剖轮廓提取算法的研究

水平集方法应用于跟踪界面演化问题,是一种稳定有效的数值计算方法。图象小波变换模极大值对图象中目标轮廓边缘有很好的表征。论文应用水平集方法基于曲线进化提出了一种新的医学图像解剖轮廓分割算法,定义了一种基于小波变换模极大值的用于终止进化的函数,构造了一种基于领域的进化方式,并对脊柱MRI图象进行了分割实验,得到了令人鼓舞的结果。实验表明了该种算法的可行性和有效性。     

利用ITK和VTK集成实现三维医学图像的分割

ITK是一个对图像进行分割配准处理的开源的、基于对象的软件系统.它提供几乎所有的主流医学图像分割算法,能够解决虚拟手术中三维图像分割问题.讨论了ITK中区域生长和Level set分割算法,对CT序列图像进行分割,最后通过VTK对分割数据进行三维重建.利用ITK和VTK的功能集成,对医学图像三维组织体分割,并实现分割结果的可视化.实验证明这种方法能够满足医生对局部病变区域观测的要求,实时性良好.     

Markov随机场与Gaussian曲线在MR图像分割中的应用

针对扫描的人脑组织MR图像边缘分辨率低、模糊性大的特点,本文提出了一种基于模糊Markov随机场和Gaussian曲线相结合的MR图像最佳阈值分割方法。该方法通过对图像的像素邻域属性的统计将模糊论引入其中,建立模糊Markov随机场,并利用Gaussian曲线对二维直方图最佳一维投影进行拟合,确定出图像中各脑组织的二维阈值点,在二维直方图上实现对脑组织的分割。通过实验表明,本算法能够有效提高脑组织的分辨率,对噪声的鲁棒性、结果区域的连通性相对于一维Otsu和二维Otsu算法都有了很大的提高。