基于全局LBF水平集模型的脑血管层次粗分割

考虑对脑血管进行三维分割具有一定难度,提出了一种基于全局LBF(Local Binary Fitting)水平集模型的脑血管层次化粗分割方法。首先,应用定向加权中值(DWM)滤波和各向异性扩散滤波去除脑图像噪声,同时保存血管边缘信息,在多尺度条件下局部梯度最大(LIGM)算法,应用灰度和梯度信息提取备选血管,基本实现脑灰质去除。然后,改进全局信息LBF水平集算法实现最大强度投影(MIP)图像分割,采用形态信息提取备选血管,剔除干扰组织。最后,融合两种方法实现脑血管粗提取。实验表明,层次化的分割方法可去除大部分不相关脑组织,包含直接双高斯统计模型中的所有分割血管信息。本项研究基于时飞磁共振血管造影(TOF_MRA)数据,相关研究结果可扩展到其它相似系统中。

LBF活动轮廓模型的改进

LBF模型是一个著名的基于区域的活动轮廓模型。与PC(Piecewise Constant)模型不同,该模型引入了一个以高斯函数为核函数的局部二值拟合(Local Binary Fitting,LBF)能量。因为LBF能量能够获取图像的局部信息,所以LBF模型解决了PC模型不能处理灰度不均一图像的分割问题。提出了一个改进的LBF模型,它使用一个新的核函数代替高斯核函数。实验表明:与LBF模型比较,新模型减少分割时间约50%。

基于FCM和LBF模型的医学图像自动分割

基于局部区域二相拟合(LBF)模型的医学图像分割方法,对初始轮廓敏感并仅能分割单类目标,若手动选取的初始轮廓不合适,将导致算法耗时过大甚至分割失败。针对上述不足,提出联合模糊C均值(FCM)聚类的LBF模型自动分割算法。对待分割图像进行FCM聚类,将得到的目标类隶属度值变换为适用于LBF模型的水平集函数初始值,利用LBF模型从该初始值开始演化直至收敛,从而完成分割。合成图像及血管和脑部图像的分割实验结果表明,该算法能够自动获取合适的初始值,有效解决LBF模型对初始轮廓敏感的问题,减少迭代次数,而且通过选择不同的FCM聚类结果,可以实现对多类目标的分割。

基于局部熵的区域活动轮廓图像分割模型

为解决区域活动轮廓模型不能有效分割灰度不均图像的问题,提出了局部熵约束的区域活动轮廓模型应用于图像分割。首先基于局部熵信息将图像划分为两个特征区域,然后利用局部熵特征信息构造二值拟合能量,并与区域可放缩拟合(Region⁃scalable fitting,RSF)模型相结合,最后得到水平集演化方程。该模型考虑了图像灰度分布的聚集特征和局部区域统计信息,能有效处理灰度不均匀、弱边缘等图像分割问题,且对轮廓初始位置更具鲁棒性,医学图像实验结果验证了模型的有效性。

基于改进活动轮廓模型的图像分割

针对图像分割中的灰度不均匀和轮廓初始化问题,提出一种基于区域的活动轮廓模型。将图像的全局信息和局部信息作为能量项驱动活动轮廓向目标边缘演化,以有效分割灰度不均匀图像,为保证图像分割的速度和精度,在能量方程中加入长度项和惩罚项,并采用梯度下降法得到该模型的最小化能量方程。实验结果表明,和局部二值拟合模型、局部图像拟合模型相比,该模型能分割灰度不均匀的图像,对初始轮廓曲线大小和位置更不敏感,且分割图像所需的迭代次数、迭代时间更少。

灰度不均匀图像分割

采用虚拟的符号距离函数代替真实的符号距离函数,依靠待检测目标局部灰度高斯加权均值来驱动活动轮廓的演化,提出了一种能够分割灰度不均匀图像的新颖活动轮廓模型.利用虚拟符号距离函数的梯度形成一个窄带,活动轮廓在窄带内做演化运算,其演化具有计算简单、分割效率高、抗噪性强等优点.符号距离函数重新初始化也只需要在窄带内使用高斯函数规则化后,对其取符号运算即可.符号距离函数重新初始化具有计算简单、效率高的特点.最后给出了活动轮廓在窄带内收敛的一个简单条件,能方便地判断待检测目标是否被检测出来.

快速稳定的局部二元拟合分割算法

基于局部区域信息的局部二元拟合(LBF)模型在处理弱边界或灰度不均匀的图像分割方面有一定优势,但该方法非常依赖于初始轮廓,不当的初始轮廓不仅会导致分割时间较长,甚至分割失败。针对这一不足,提出一种快速稳定的LBF模型。首先通过添加带有变权系数面积项的LBF模型进行初始分类以获取较好的初始轮廓,然后采用传统的LBF模型对图像进行进一步的分割。实验证明,在保证良好分割效果的前提下,该方法对初始轮廓的选择更加灵活,分割速度明显快于传统的LBF模型。

基于改进的局部二值拟合主动轮廓模型的指静脉图像分割

对应用于图像分割的局部二值拟合(LBF)模型进行改进,提出一种加权全变分局部二值拟合能量泛函分割模型。改进后的模型在加权全变分分量中加入边缘停止函数,使得模型对边缘信息更加敏感,解决了指静脉图像对比度低、不易分割的问题。同时模型中采用正则化约束项,避免水平集函数的重新初始化,缩短了演化时间。对合成图像和真实指静脉图像的分割实验结果表明,本文模型比LBF模型具有更强的边缘细节分割能力,且不易陷入局部收敛,更加适用于指静脉图像的分割。

灰度不均的弱边界血管图像分割方法

针对灰度不均的弱边界现象通常发生在真实世界的图像中,可能会增加图像分割的难度,传统的局部二值拟合(LBF)模型分割方法需要建立复杂的数学模型,局部化属性也导致了该模型更容易陷入局部极值,且需要较多的算法迭代次数。为了克服上述缺陷,提出了一种新的图像分割处理方式,首先用形态学运算去除血管图像的背景,以达到增强图像的目标。然后对处理后的血管图像采用双边滤波器滤波,使用最大类间方差法(Otsu)进行分割,将最优阈值代入Canny算法中,进行再分割。实验结果表明,该方法不需建立复杂的数学模型和数值分析算法,可以用较少的迭代次数,对于灰度不均且弱边界的医学图像实现较好的分割。

融合局部和全局高斯概率信息的图像分割模型

在现有的活动轮廓中,LBF模型、LIF模型和LGDF模型是著名的基于区域的模型。虽然能分割灰度不均匀的图像,但对活动轮廓的初始化和噪声较为敏感。针对该问题,提出一种融合全高斯和局部高斯概率信息的活动轮廓模型。首先由全局高斯模型的全局灰度拟合力和局部高斯模型的局部灰度拟合力的一个线性组合来构造水平集演化力,然后引入这两个拟合力的动态权重以达到该模型的灵活性,实验结果表明,该模型能分割灰度不均的图像,且允许灵活的轮廓初始化,抗噪声性强。

引入局部信息的带钢缺陷图像凸优化活动轮廓分割模型

为解决Chan-Vese模型和局部二元拟合(Local binary fitting,LBF)模型在带钢缺陷图像分割时存在的对初始轮廓位置敏感、运行速度较慢等问题,提出引入局部信息的带钢缺陷图像凸优化活动轮廓分割模型(Local information convex activecontour,LICAC)。该模型利用凸优化技术将一个非凸的分割模型转变为凸优化问题,并采用Split Bregman方法对问题进行快速求解,从而解决Chan-Vese模型和LBF模型对初始轮廓位置敏感等问题。通过引入图像局部信息,该模型可以有效分割灰度不均匀的带钢表面缺陷图像。使用该模型分别对焊缝、黄斑、孔洞和划伤等4大类单个带钢缺陷目标区域的图像进行分割试验,分割效果和运行时间都明显优于其余两种模型。同时,该模型也可用于含多个缺陷目标区域的图像分割,并通过对划伤、夹杂、麻点和抬头纹等4大类常见的多个缺陷目标区域的图像进行分割试验,验证了该模型的有效性。

一种新的自适应水平集融合算法

在处理不均匀图像时,自适应距离保持水平集演化(ADPLS)算法速度快、不受初始轮廓影响,但精度较低;LBF算法精度高,但速度较慢同时易受初始轮廓影响。针对上述2种算法的优缺点,提出一种新的自适应融合算法。该算法根据图像信息自动调整ADPLS与局部二值拟合算法在融合算法中所占比重,实现不同算法的优势互补。实验结果证明,该融合算法在分割精度、速度及稳定性等方面有明显提高。

基于改进GAC模型的钢丝绳图像检测方法

目的针对测地线活动轮廓模型易受初始位置选择限制,处理弱边缘效果较差的问题,提出一种改进测地线活动轮廓模型.方法首先,将局部二元拟合的能量函数中引入图像的局部和全局方差信息,避免其在处理复杂图像时易陷入局部最小值;其次对该能量函数进行归一化处理,代替原来测地线活动轮廓模型的边缘停止函数;最后,驱使轮廓曲线运动到钢丝绳图像中的损坏区域的边缘处.结果改进后的模型能够有效地分割出钢丝绳图像中的轮廓和损坏边缘,以人机交互的形式提取轮廓部分和损坏部分,计算相应的面积,获得缺损度,实现钢丝绳的故障检测.结论笔者所提出的改进GAC模型可以简单、便捷的检测出钢丝绳故障缺损度,同时也证明了该模型在解决钢丝绳图像检测问题时具有较高的精度.

一种新的活动轮廓图像分割模型

基于区域的局部二值拟合模型在处理灰度不均匀图像方面有较大优势,但其只考虑原始图像灰度的平均统计信息,对于包含大量噪声的图像通常很难获得理想的效果。为克服上述缺陷,提出一种基于原始图像和差分图像统计信息的分割模型。该模型在原始图像灰度统计信息的基础上,加入差分图像信息,分别对原始图像和差分图像构造以高斯函数为核函数的能量方程,并运用梯度下降法求解,驱使活动轮廓向目标边缘演化。实验结果表明,与传统活动轮廓模型相比,该模型能正确提取含有噪声和信噪比低的图像,同时对初始轮廓曲线有更高的鲁棒性。

一种车牌字符定位分割算法研究

近些年,车牌识别技术在智能交通领域中发挥着重要作用,适用于停车场出入管理、高速公路监管及交通部门违章检测等方面,应用前景一片大好,得到社会公众的高度重视。传统的车牌定位算法对夜间车牌图像定位效果整体较差,文章提出了以支持向量机为基础的定位办法。为有效解决夜间环境中汽车车牌图像灰度分布不够均匀的实际问题,运用局部二值拟合模型(LBF)方法执行字符分割过程。统计实验结果发现,以上这种方法能实现精准定位,且能提供精准的光滑闭合式边界,精准度达亚像素级,系统的辨别精准度处于较高层次,有较高推广价值。

结合全局约束函数的局部活动轮廓模型

局部二值拟合模型利用图像的局部平均灰度信息能够对强度非均匀的图像进行分割,但对于存在强噪声和对比度低的医学图像,仅用局部灰度均值不能得到正确的分割结果。针对该问题,提出一种改进的局部活动轮廓模型,在考虑图像局部均值信息的同时,加入图像的全局约束信息检测轮廓线外具有较大梯度幅值的像素点,采用水平集方法最小化能量泛函,使得演化曲线能够准确地停止在目标边界的位置上。实验结果表明,改进方法提高了对噪声的鲁棒性,且其分割精度较高。

基于对偶方法和局部统计信息的快速图像分割

CV模型和局部二值拟合模型用于图像分割时往往只能得到局部最优解,且计算量大,分割速度慢。为此,引入一个变量,将其与已知变量组成对偶变量,并利用图像的局部统计信息,建立主动轮廓模型的对偶模型,实现图像的快速分割。针对合成图像、多目标物体图像和灰度不均匀的医学图像进行实验,结果表明,该模型能自动处理拓扑结构的变化,从而快速准确地分割图像。

基于形状先验与轮廓预定位的目标分割

针对单帧图像中特定目标的分割一直面临着由于背景复杂和光照变化等因素带来的分割精度偏低的问题,提出一种基于轮廓预定位的先验局部二值拟合(local binary fitting,LBF)算法,用于人体上肢图像的分割.首先,利用浅层卷积神经网络对上肢形状模板进行筛选和预定位,得到分割目标的粗轮廓曲线;然后,利用基于先验形状的LBF算法对粗轮廓曲线进行演化,得到分割目标的精确轮廓曲线.实验结果显示算法的成功率在90%以上,表明该方法对于背景复杂和光照变化情况下的特定目标分割具有良好的效果.

基于区域相似度的局部拟合活动轮廓模型

针对局部二值化拟合(LBF)模型不能分割纹理图像和收敛速度慢等问题,提出一种结合局部拟合与区域间相似度的活动轮廓模型。该模型在LBF模型中引入基于图像梯度信息的加速因子和基于相似度局部拟合的相似项,通过在能量泛函中加入区域间灰度概率分布的相似信息,抑制图像噪声和提高分割准确度,引入梯度信息,能够放大目标轮廓附近驱动力,提高图像分割速度。实验结果表明,与LBF模型相比,该模型对噪声有较强的鲁棒性,能够分割纹理和灰度不均匀图像,且具有较高的分割速率。

改进的几何活动轮廓模型图像分割算法

针对C-V模型不能有效地分割多灰度级图像以及抗噪性不强的问题,分别引入了一个以高斯函数为核函数的局部二值拟合能量项和一个边缘停止函数。利用局部窗函数内的加权均值取代C-V模型的全局均值,并加入了距离函数补偿项,避免了水平集函数的重新初始化,同时将图像的边缘信息融入到C-V模型中,克服了传统的C-V模型无法利用图像梯度信息的不足。实验证明,改进的模型和LBF模型在血管图的分割的效果明显好于C-V模型,在分割时间上,改进的模型也少于LBF模型和C-V模型;对于灰度分布不均匀以及含有噪声的图像,无论是在分割的速度还是分割的效果上,改进的模型均明显优于C-V模型和LBF模型。