基于声纳图像的水平集分割算法研究

针对现有的图像分割方法无法准确地分割声纳图像的问题,提出了一种改进的水平集声纳图像分割方法。介绍了LBF能量模型,借鉴其无重初始化的水平集演化思想。为克服声纳图像中复杂背景带来的负面效应,利用形态学顶帽—底帽变换对声纳图像进行预处理,并在此基础上进行无需初始化的水平集分割。进行仿真对比实验,实验结果显示:与LBF能量模型相比,改进的水平集分割方法更加适应于背景不均匀的声纳图像分割。     

基于椭圆约束分割心脏MRI图像的水平集模型

针对左心室外轮廓类似椭圆的特点,提出了基于椭圆约束的水平集模型,该模型在Chan and Vese模型的基础上增加椭圆形状约束项,来控制曲线的演化,将水平集的演化曲线作为对轮廓新的位置预测,并用椭圆对预测结果进行修正,把预测结果和修正结果分别作为新的水平集曲线和椭圆信息,直到曲线停止演化。实验表明,该方法能够有效地分割心脏外轮廓。     

基于区域信息的水平集藻类图像的分割

由于藻类细胞复杂多样且显微图像受光线影响,传统的图像分割算法对藻类图像分割难以取得满意的效果。针对传统的水平集C-V模型不能充分利用图像局部区域灰度变化信息从而导致难以准确分割灰度不均物体等缺陷,利用一种基于局部区域的C-V(LCV)模型,应用于藻类细胞显微图像的分割。通过实验对比,显示出LCV模型相对于传统分割方法可以分割灰度均匀或不均匀的藻类图像。     

基于简化Mumford-Shah模型的水平集图像分割算法

为解决传统图像分割方法受噪声和边界轮廓影响而使分割效果不佳问题,基于简化的Mumford Shah模型的水平集图像分割算法通过将曲线嵌入水平集函数,利用函数的求解以达到曲线演化和图像分割的目的。试验表明此分割算法与初始轮廓线位置无关、不受边界轮廓线连续性限制、对图像噪声具有很强的鲁棒性,对均质灰度目标分割效果良好。     

改进的多目标图像的水平集分割模型

Guo等人利用n个水平集方程构造n个区域提出一种改进的CV模型（简称MCV模型）,该模型需要的迭代次数很少,提高了图像分割的效率,但其分割结果受初始曲线位置的影响较大,极易陷入局部最优,无法分割复杂图像,且利用传统的Heviside函数无法得到准确的均值信息,因此无法保证数值的稳定性。本文对MCV模型进行改进,先对图像进行预分割得到初始曲线以提高分割效率且能保证分割结果全局最优,构造新的符号函数取代传统的Heviside函数改进MCV模型以保证数值稳定性。对MR图像进行的分割实验表明,其在保证迭代次数较少的同时分割更加准确。     

基于先验形状信息的水平集图像分割

针对现有水平集方法对于具有强噪声或弱边界的目标进行分割时存在的问题,提出了一种基于形状先验的图像分割方法.该模型采用变分水平集方法,融合了区域特征和边界轮廓特征,并通过相似性匹配选择最佳先验形状.该模型不仅对具有强噪声和弱边界的复杂图像具有较好的分割效果,而且有效地解决了曲线演化的初始轮廓的确定问题.与传统方法进行对比实验,结果表明,该方法具有较好的分割效果和较高的准确率.     

基于图像层的双水平集图像分割

传统C-V模型可以将待分割图像分割成目标和背景两区域,但无法实现对多目标图像的分割.多相C-V模型能够对多目标图像进行分割,但需要多次迭代,计算量较大.为了解决上述问题,提出一种基于图像层的双水平集分割算法,该算法通过引入背景填充技术来改变图像背景,从而形成新的图像层,双水平集不断地在新的图像层中进行分割,直到所有目标被分割.这样通过双水平集就可以实现对多目标图像的分割.实验结果表明:该算法能够实现多目标分割,且迭代次数较少,同时具有较强的抗干扰能力和较快的收敛速度.     

区域信息和水平集方法的图像分割

随着图像处理技术不断发展,图像分割技术也在不断的走向成熟,但是目前比较成熟的分割方法都存在一定的局限性,传统的分割方法一般都难以实现全局分割,而且对目标边缘比较模糊的物体难以实现有效的精确的分割;基于区域信息和水平集方法的图像分割算法弥补了这些缺陷,该算法是在传统的动态轮廓GAC模型和C_V模型的基础上进行改善;通过实验分析,首先,该算法极大提高了图像分割的精确性,使得轮廓线能够在要分割目标的边缘附近停止演化,即使目标的边缘是模糊不清的图像,该算法也能实现精确地分割;其次,该算法还克服了传统动态轮廓分割算     

基于非线性扩散滤波的水平集模型MRI分割

基于曲线演化的图像分割模型在分割目标时需要在目标附近人为地构造一条曲线作为初始曲线,在此基础上进行演化得到目标边界.当初始曲线离目标边界较远时,影响模型分割的效率;当初始曲线离目标边界很近时,意味着需要过多的人为操作,这使得其时间效率较低且易出错.为此,在非线性扩散滤波的基础上,给出一种半自动初始曲线构造方法,该方法首先利用AOS算法对图像进行非线性扩散滤波,再利用区域信息快速地得到离目标边界很近的初始曲线.然后构造一种新的基于区域信息的速度函数,由水平集模型对其演化,得到了较好的结果.MRI分割实验表明了方法的有效性.     

水平集的图像分割方法综述

图像分割是图像处理中的关键技术之一,Osher和Sethian提出的水平集方法有效地解决了以前算法不能解决在曲线演化过程中的拓扑变化问题。目前,基于水平集方法的图像分割算法很多,对于不同应用领域的图像处理问题,人们都提出了相应的解决方法,而且大量的研究者还在不断改进和提高这些算法的效率和有效性。因此,本文按照水平集算法在图像分割中应用的发展历程将其分为3种情况进行了综述,以此为该领域读者提供借鉴。     

基于变分Level Set方法的图像分割

文章主要利用levelset函数隐式地追踪图像的边界来实现图像分割。在该文中首先给出了一个变分问题以及相应的Euler-Lagrange方程,并且提出了一种求解该方程的数值算法,使得计算速度有了很大的提高。数值算例表明,该水平集算法具有数值稳定性,不会出现振荡现象,可以很好地处理拓扑结构的变化。     

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。     

基于粗糙集和新能量公式的水平集图像分割

为了提高水平集图像分割的质量和减少水平集迭代次数,本文提出了新的能量公式和水平集函数.在粗糙集数据离散化基础上引入了针对图像数据的离散化方法,根据图像离散区域的信息对新能量函数进行直接加权并且对核函数进行间接加权,使用加权的核映射函数将原始离散图像数据映射到高维空间,从而使得该模型可以处理多种类型的图像甚至是一定信噪比的噪声图像.新的能量公式联合由它导出的区域参数能够更好地表达同质区域的灰度信息,从而能够更精确地分割图像.与传统水平集图像分割不同,在迭代过程中新的水平集函数中的水平集元素可以拥有不同的步长,步长越大水平集元素的更新速度越快并且水平集函数能够快速达到收敛状态,实现快速图像分割.人工合成图像和真实图像的分割实验表明本文方法可以获得更好的分割效果.     

基于水平集方法的数字胸片图像分割

水平集方法能有效地解决曲线演化过程中的拓扑变化问题，基于全局特性的活动轮廓模型采用水平集方法给出的迭代解，能有效进行分割。用这种方法对CR胸片图像进行分割研究，并根据CR图像的特点，给出了只需一次演化的方法：直接针对原图像可以得到肺部大致区域；而针对CR的局部标准偏差图像可以得到肋骨的边缘图像。实验结果表明，该方法能很好地对CR图像进行分割。     

多分辨率双水平集医学图像分割算法

由于医学图像通常伴有灰度不均、背景复杂的特点,传统水平集无法对其进行有效分割,因此提出了一种多分辨率改进型双水平集算法。首先,利用小波进行多尺度空间分析,从而获取医学图像的粗尺度图像;然后由改进型双水平集对图像进行分割,提取多目标区域;为了去除医学图像中灰度不均对分割效果的影响,该算法引入偏移场拟合项,以进一步改进双水平集模型,进而对粗尺度分割效果进行优化处理。实验结果表明,所提算法能有效地解决灰度不均与背景复杂的问题,将伴灰度不均的多目标医学图像完全分割出来,从而获得预期的分割效果。     

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。     

基于变分水平集的灰度不均匀医学图像分割

针对医学图像中存在的灰度不均匀现象,提出一种变分水平集分割模型。将邻域信息引入到基于Bayes决策准则的水平集分割框架中,以增强灰度不均匀条件下弱目标边界的识别能力。为缓解模型求解时易出现的局部极小问题,设计一种简单而有效的随机优化方法以搜索近似全局最优解。实验对比及分析验证了该水平集分割模型在多种灰度不均匀场景下均表现出较好的分割性能。     

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.