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基于聚类集成技术的MRI脑肿瘤图像分割研究

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基于聚类集成技术的MRI脑肿瘤图像分割研究

作者：润清晨河南财经政法大学

学位级别：硕士

脑肿瘤是一种极具破坏性、高致死率的疾病,准确有效地分割脑肿瘤对医生的精确诊断和精准治疗至关重要。核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)技术能够提供脑肿瘤的形状、大小和位置信息,并且具有非侵入性和良好的软组织对比度... 详细信息

脑肿瘤是一种极具破坏性、高致死率的疾病,准确有效地分割脑肿瘤对医生的精确诊断和精准治疗至关重要。核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)技术能够提供脑肿瘤的形状、大小和位置信息,并且具有非侵入性和良好的软组织对比度等特点,从而成为诊断脑肿瘤的主流技术。然而,MRI成像缺陷、脑组织结构复杂以及脑肿瘤形态各异等问题,使得分割脑肿瘤较为困难。因此,如何设计一种鲁棒且有效的脑肿瘤分割方法仍然是一项艰巨的任务。基于图像分割和数据聚类思想高度的一致性,聚类算法已广泛地应用于脑肿瘤图像分割领域。但每种聚类算法都是为了优化特定的标准而设计的,面对具有不同数据特征的脑肿瘤图像,单一的算法显然无法满足需求。受融合一组弱聚类器可获得强聚类器的聚类集成思想的启发,基于聚类集成技术来分割脑组织图像成为重要的研究课题,但此类研究较少,且多集中在利用投票策略集成基聚类分割结果,方法较为单一,存在不稳定性或精度不高的问题。针对此,本文提出了一种新的基于超像素的聚类集成脑肿瘤图像分割算法,在多个数据集上的对比实验显示本文算法的脑肿瘤分割效果较优,具体研究内容如下。(1)结合中值滤波与自适应维纳滤波对脑肿瘤图像进行去噪,不仅显著降低了图像中的噪声水平,同时还较好地保留了图像的细节和纹理特征;并且基于形态学操作、孔洞填补技术以及滤波技术进行图像的后处理,增强了脑肿瘤图像质量。(2)为了避免残留噪声和散点对图像分割造成干扰,本文使用超像素算法简单线性迭代聚类(Simple Linear Iterative Clustering,SLIC)进行脑肿瘤的预分割,用少量的超像素作为基本操作单元来表达图片特征,很大程度上降低了图像分割的复杂度。在此基础上,利用K-means硬聚类和模糊C均值(Fuzzy C-means,FCM)软聚类两种不稳定的算法生成多样性的脑肿瘤图像基聚类分割结果,捕获脑肿瘤图像不同侧面的信息以提高集成性能。然而,K-means和FCM都没有考虑像素之间的局部空间关系,对噪声敏感,所以本文在集成基聚类分割结果时,借助熵的概念来评估整个集成中每个类簇的可靠性,引入集成驱动的类簇有效性度量,利用局部加权策略结合去噪函数来集成不同的基聚类分割结果。基于超像素的聚类集成脑肿瘤分割方法同时考虑了图像的全局结构信息和局部结构信息,能有效提高聚类性能,对比实验显示本文算法分割效果相对更优。(3)设计并实现了脑肿瘤检测系统,该系统依托于所提出的基于超像素的聚类集成脑肿瘤图像分割算法,支持用户上传脑肿瘤图像、对图像进行高效的分割、精确测量其尺寸、检测其位置及识别肿瘤等级等关键功能。该系统可以为脑肿瘤的早期防治提供有益的指导和补充,对临床脑部医学领域具有重要的实用价值。

关键词：脑肿瘤分割 MRI图像聚类集成超像素

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教育信息化促进高校人才培养质量提升研究

中文科技期刊数据库（引文版）教育科学 2020年第12期 274-275页

作者：刘佳兴润清晨段悦桦李文卓罗得玉河南科技大学管理学院河南洛阳471023

在信息技术高速发展的时代,教育信息化已经被广泛地应用于高校人培养的各个阶段。文章通过大量的文献搜集、问卷调查和实地调研后,利用ISM方法分析影响教育信息化对高校人才培养质量提升的各个因素,提出合理可行的对策建议,以增强教信... 详细信息

在信息技术高速发展的时代,教育信息化已经被广泛地应用于高校人培养的各个阶段。文章通过大量的文献搜集、问卷调查和实地调研后,利用ISM方法分析影响教育信息化对高校人才培养质量提升的各个因素,提出合理可行的对策建议,以增强教信息化促进高校人才培养质量提升的影响力。

关键词：教育信息化高校人才人才培养质量培养因素

对抗性增强的图像块位平面拆分缩略图保留加密

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河南师范大学学报（自然科学版） 2025年第1期53卷 92-99页

作者：李名崔清晨王曦张静李文泽河南师范大学计算机与信息工程学院河南新乡453007 河南师范大学河南省教育人工智能与个性化学习重点实验室河南新乡453007

随着个人图像数量日益增加,云服务开始在图像存储方面发挥重要作用.然而,将图像上传到云端将会面临隐私威胁.传统的加密方案对图像进行简单加密就可以保护图像隐私,但它牺牲了图像内容的可用性.近年来,缩略图保留加密(thumbnail preserv... 详细信息

随着个人图像数量日益增加,云服务开始在图像存储方面发挥重要作用.然而,将图像上传到云端将会面临隐私威胁.传统的加密方案对图像进行简单加密就可以保护图像隐私,但它牺牲了图像内容的可用性.近年来,缩略图保留加密(thumbnail preserving encryption,TPE)被提出,通过加密后保持缩略图不变使云中图像在不被非法第三方肉眼识别的同时能对用户具有可用性.但是现有的TPE方案没有考虑到机器学习对图像的隐私威胁.基于此,提出了一种新的TPE方案,该方案在加密过程中从对抗深度学习模型识别图像这一全新的角度出发,提高了保护图像隐私信息的能力.实验表明,所提出的方案能够在图像对用户具有可用性的同时抵抗人类肉眼和深度神经网络识别图像.

关键词：图像加密对抗性可用性隐私性

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大别山造山带高压-超高压变质岩的折返过程

岩石学报 2013年第5期29卷 1607-1620页

作者：王清晨中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029

高压-超高压变质岩的形成与折返是地球动力学过程,虽人眼不能见及,但在岩石中留下种种记录。本文以大别山为例对高压-超高压变质岩的折返过程进行了探讨。文中(1)综合构造地质学和地球物理学观测资料,剖析了大别山造山带的结构构造,指... 详细信息

高压-超高压变质岩的形成与折返是地球动力学过程,虽人眼不能见及,但在岩石中留下种种记录。本文以大别山为例对高压-超高压变质岩的折返过程进行了探讨。文中(1)综合构造地质学和地球物理学观测资料,剖析了大别山造山带的结构构造,指出了作为高压-超高压变质岩折返通道的莫霍面断口和折返形成的挤压穹隆地壳结构;(2)综合变质岩石学P-T-t轨迹研究资料,追踪高压-超高压变质岩在地下的运动轨迹,揭示了其在俯冲-折返过程不同时段经过的深度和运动速率,并指出其向南的折返极性;(3)结合沉积岩石学研究资料,利用合肥盆地中砾岩成分和碎屑白云母Si含量记录,限定了高压-超高压变质岩折返至地表的时间为中侏罗世前。基于上述资料,本文重建了大别山高压-超高压变质岩的三阶段折返过程,指出大别山包含三个岩片,于230Ma左右分别从不同深度快速折返,折返速率为3～10km/Ma,于210Ma左右进入中地壳,并于180Ma左右快速折返(折返速率为3km/Ma左右)至上地壳,白垩纪折返速率极慢(0.1km/Ma左右)。

关键词：折返高压-超高压变质岩大别山造山带

大别山太湖地区榴辉岩峰期变质条件与构造意义

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岩石学报 2004年第3期20卷 609-620页

作者：石永红王清晨中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

大别山太湖地区曾被作为“冷”、“热”榴辉岩带的交界处所在,我们对大别山太湖地区的进行了1:10000地质填图,并详细研究了该地区榴辉岩的岩相学和矿物成分变化,以及K_D值、峰期变质P-T条件。研究表明榴辉岩自南向北可分为三类:①朱家... 详细信息

大别山太湖地区曾被作为“冷”、“热”榴辉岩带的交界处所在,我们对大别山太湖地区的进行了1:10000地质填图,并详细研究了该地区榴辉岩的岩相学和矿物成分变化,以及K_D值、峰期变质P-T条件。研究表明榴辉岩自南向北可分为三类:①朱家冲型榴辉岩;②大坝型榴辉岩;③金河桥型榴辉岩。其中朱家冲型榴辉岩和金河桥型榴辉岩显示出明显的温度、压力差异,它们形成的P-T条件分别为:P=2.14GPa、T=563℃和P=3.76GPa、T=791℃。大坝型榴辉岩的峰期变质P-T条件差别较大,在柯石英-石英相变线附近徘徊,变质环境相当于高压-超高压过渡环境。朱家冲型榴辉岩与大坝型榴辉岩分别对应于前人所划分的“冷”、“热”榴辉岩,并且两者在峰期,变质温、压条件上是连续变化的,没有明显的温、压间断。因此,我们认为本区所谓的“冷”、“热”榴辉岩带界线是不存在的。

关键词：大别山太湖地区榴辉岩 KD值峰期变质P-T条件

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基于RST的高频雷达机动目标检测

华中科技大学学报（自然科学版） 2013年第10期41卷 16-20页

作者：史劼高火涛王凡周清晨武汉大学电子信息学院湖北武汉430079

结合时频分析和图像处理技术提出了一种新的变换——RST(Radon-S-method变换),并基于此变换提出了一种高频雷达机动目标检测算法.本算法先将时频图像经过边缘检测处理以减弱海杂波对目标信号的压制,采用角度和幅度双门限检测来抑制海杂... 详细信息

结合时频分析和图像处理技术提出了一种新的变换——RST(Radon-S-method变换),并基于此变换提出了一种高频雷达机动目标检测算法.本算法先将时频图像经过边缘检测处理以减弱海杂波对目标信号的压制,采用角度和幅度双门限检测来抑制海杂波一阶峰和零频干扰以提高目标的检测概率.通过对实测数据进行算法性能测试,并与Radon-Wigner变换进行了对比,检测结果表明检测出来的目标速度和加速度的相对误差都在3%以内,证明了该算法可行、有效和实用.

关键词：高频雷达时频分析机动目标检测 Radon-S-method变换海杂波抑制聚类分析

湘黔桂地区中上二叠统硅质岩的地球化学特征及沉积背景

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岩石学报 2010年第12期26卷 3612-3628页

作者：邱振王清晨中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029 中国科学院研究生院北京100049

我国华南地区二叠系广泛发育硅质岩,但其沉积背景,如硅的来源和沉积环境,一直存在较大的争议。在对湘黔桂地区硅质岩进行大量的野外和室内岩石学研究的基础上,本文对研究区内黔桂盆地和湘桂盆地中14个不同产地的81件中上二叠统硅质岩(... 详细信息

我国华南地区二叠系广泛发育硅质岩,但其沉积背景,如硅的来源和沉积环境,一直存在较大的争议。在对湘黔桂地区硅质岩进行大量的野外和室内岩石学研究的基础上,本文对研究区内黔桂盆地和湘桂盆地中14个不同产地的81件中上二叠统硅质岩(中二叠统33件、上二叠统48件)的主量和稀土元素进行了研究。中二叠世时期,Al2O3、TiO2、Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)、∑REE、Ce/Ce*等整体上偏低,但具有比较一致的区域性差异:黔桂盆地相对偏低(0.09%~0.37%、0.00%~0.01%、0.22~0.47、2.47×10-6~14.59×10-6、0.23~0.69),而湘桂盆地(0.01%~5.73%、0.00%~0.23%、0.02~0.71、7.07×10-6~141.0×10-6、0.24~1.22)相对偏高。晚二叠世时期,Al2O3、TiO2、Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)、∑REE、Ce/Ce*等整体上偏高,其中黔桂盆地分别为1.62%~10.67%、0.04%~0.65%、0.41~0.81、23.10×10-6~248.99×10-6、0.46~1.39,而湘桂盆地除来宾和柳州地区(0.00%~1.11%、0.00%~0.15%、0~0.42、0.55×10-6~36.59×10-6、0.27~0.83)偏低外,其他地区偏高(3.78%~21.37%、0.16%~0.91%、0.73~0.83、51.14×10-6~245.4×10-6、0.99~1.10),区域上呈东西两边高,中间低的分布趋势。中二叠统硅质岩自生铁W(Feauthig)百分含量整体偏高,仅少数低于50%。(La/Ce)N比值在黔桂盆地为1.61~5.04,湘桂盆地除来宾(2.63~4.90)外为0.82~1.94。而上二叠统硅质岩的W(Feauthig)除来宾、柳州和巴马地区大于70%外,其余地区的均小于50%。(La/Ce)N比值除来宾(2.42~4.50)外,整体上偏低,为0.69~2.47。研究区中上二叠统硅质岩Eu/Eu*基本没有明显的区域性差异,中二叠世时期,巴马地区一个样品为正异常(1.17),其余均为负异常,而晚二叠世时期,仅来宾和柳州地区显示了Eu/Eu*的正异常,其中柳州为1.07~1.22。结合Fe-Al-Mn、(La/Ce)N-Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)、Fe2O3/TiO2-Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)组合图解及岩石学研究,上述主量和稀土元素指标变化的结果表明:(1)中二叠统硅质岩的硅的来源相对复杂,黔桂盆地的硅质岩主要为热液,而湘桂盆地以生物来源为主,局部受到热液活动的影响;上二叠统硅质岩的硅的来源相对简单,主要为生物,仅巴马、来宾和柳州地区受到热液活动的影响。(2)中、晚二叠世热液活动范围和强度具有明显差异:中二叠世,研究区内热液活动较为广泛,但相对较弱;而晚二叠世热液活动较为局限却相对较强。(3)中二叠世黔桂盆地形成于远离陆源碎屑的边缘海盆环境,湘桂盆地为受到陆源碎屑影响的边缘海盆环境,而晚二叠世整个研究区的陆源碎屑输入增强,除来宾和柳州地区外,其余地区均为受陆源碎屑影响的边缘海盆环境。这一变化记录了中、晚二叠世时期研究区的构造-古地理变化信息,反映了以峨眉山玄武岩为代表的地幔柱引起的火山热液活动和区域性地壳抬升事件。

关键词：硅质岩中上二叠统地球化学沉积背景湘黔桂地区中图法分类号P588.2

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造山带隆起剥蚀过程与沉积记录

地质科学 2013年第1期48卷 1-31页

作者：王清晨中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029

大别山造山带是中生代碰撞造山作用的产物，其隆起过程中形成了合肥盆地。本文对合肥盆地侏罗系碎屑岩进行了成分分析，发现砾岩中有两类榴辉岩，一类为高压变质榴辉岩，另一类为超高压变质榴辉岩。对砂岩中碎屑白云母的成分分析表明，... 详细信息

大别山造山带是中生代碰撞造山作用的产物，其隆起过程中形成了合肥盆地。本文对合肥盆地侏罗系碎屑岩进行了成分分析，发现砾岩中有两类榴辉岩，一类为高压变质榴辉岩，另一类为超高压变质榴辉岩。对砂岩中碎屑白云母的成分分析表明，指示高压变质作用的多硅白云母在较低层位已大量出现。重建的碎屑物注入顺序为：非超高压变质岩一高压变质岩一超高压变质岩。结合变质岩石学研究和地球物理观测资料重建的大别山造山带内部结构，可进一步重建大别山的剥蚀历史：大别山造山带最先（三尖铺组沉积初期）受到剥蚀的是非超高压变质的片岩、片麻岩及大理岩，高压变质岩折返到地表受到剥蚀不晚于中侏罗世初期（三尖铺组沉积早期），而超高压变质岩折返到地表经受剥蚀的时问稍早于中侏罗世中期（凤凰台组沉积初期）。天山是典型的陆内造山带，其隆起是新生代以来印度板块与欧亚板块碰撞的一种远程效应。本文对天山发育的花岗岩磷灰石裂变径迹分析，并对南侧的塔里木盆地北部古近系及新近系沉积岩进行了碎屑岩物源分析，在新的磁性地层学格架中讨论了天山的隆起剥蚀历史。砾石组分的突然变化发生在75-35Ma，26-17Ma和12-8Ma间，从中天山物源区逐渐变为南天山物源区，12Ma后变为以南天山为主要物源区。砂岩及重矿物组分变化表明，物源在124Ma、26（-24）Ma及15（-12）Ma时发生过变化。磷灰石裂变径迹则进一步揭示了天山的3阶段差异性隆起历史：天山的早期隆起发生在124-80Ma间，从中天山和南天山的交界处开始并向南扩展；第二次隆起发生在大约100-60Ma间，从中天山开始向南扩展；第三次隆起从大约50Ma开始，并向北南两侧扩展，至大约30Ma时扩展到北天山，约20Ma时扩展至南天山；其后，南天山在15（-12）Ma时发生了独立的隆起事件。本文的两个研究实例表明，盆地的充填符合计算机数据结构的堆栈过程，但造山带的隆起剥蚀却会出现明显的差异性。不能简单地说造山带的剥蚀和盆地的充填具镜像对称关系，这有可能导致错误的认识，一定要具体事例具体分析。

关键词：沉积盆地充填物源区造山带隆起大别山造山带天山造山带

既要严格执法　又要依法行政──访国家计委价格监督检查司司长赵小平

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价格理论与实践 1997年第12期 28-35页

作者：黄清晨