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融合显著性特征的自适应主动轮廓模型

计算机工程与应用 2023年第5期59卷 312-320页

作者：刘国奇蒋优常宝方茹琳媛宋一帆李旭升河南师范大学计算机与信息工程学院河南新乡453007

主动轮廓模型存在演化速度慢、对初始轮廓和噪声敏感、弱边缘泄漏及目标过分割等问题。对以上问题进行了研究,提出了融合显著性特征的自适应主动轮廓模型。提出基于去雾算法的显著性映射作为正则项提升模型对初始轮廓位置的鲁棒性,防止... 详细信息

主动轮廓模型存在演化速度慢、对初始轮廓和噪声敏感、弱边缘泄漏及目标过分割等问题。对以上问题进行了研究,提出了融合显著性特征的自适应主动轮廓模型。提出基于去雾算法的显著性映射作为正则项提升模型对初始轮廓位置的鲁棒性,防止轮廓演化过程过早陷入局部最优解,同时缩短轮廓演化时间。为了防止模型在演化过程中出现弱边界泄漏,模型中引入边缘检测函数作为能量泛函的权重。该模型利用最大面积稀疏约束,提出自适应目标提取方法来消除目标过分割影响。与多种主动轮廓模型在数据集MRSA500(500张)上进行实验对比,表明了提出的模型对初始轮廓和噪声的鲁棒性,而且提出模型的平均分割效率提升约5.6倍,平均Jaccard相似度系数提升约22%。

关键词：主动轮廓模型图像分割图像增强显著性稀疏约束

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主动轮廓模型及其在医学体分割中的应用

华南理工大学学报（自然科学版） 2008年第1期36卷 67-71,75页

作者：陶玲钱志余陈春晓南京航空航天大学自动化学院江苏南京210016

针对传统主动轮廓模型在医学体分割中的不稳定性和不可靠性,提出一种基于序列切片灰度值和空间位置相关性的主动轮廓模型.该模型以物体轮廓采样到其相邻两采样点中点的距离为内部能量函数,通过制约轮廓的长度,对内部能量函数进行约束;... 详细信息

针对传统主动轮廓模型在医学体分割中的不稳定性和不可靠性,提出一种基于序列切片灰度值和空间位置相关性的主动轮廓模型.该模型以物体轮廓采样到其相邻两采样点中点的距离为内部能量函数,通过制约轮廓的长度,对内部能量函数进行约束;利用图像区域的局部梯度信息,同时利用序列图像之间局部区域的全局信息及其相关性重新构造外部能量函数;并根据内外部能量的比值,动态地调节权值参数.实验结果表明,改进算法既可以有效地检测出一些拐角点和凹点,又可以避免目标边缘收敛于某些噪声点或伪边缘点,可达到良好的体分割效果.

关键词：主动轮廓模型体分割能量函数序列图像相关性

基于预拟合偏场主动轮廓模型的图像分割算法研究

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基于预拟合偏场主动轮廓模型的图像分割算法研究

作者：雷宇苏州大学

学位级别：硕士

作为数字图像处理的一项重要的预处理步骤,图像分割的准确性会影响到图像后续的目标识别和特征分析。鉴于图像分割的重要性,研究人员提出了针对图像目标的分割算法。在这些分割算法中,主动轮廓模型以其成熟的变分理论和优秀的分割表现,... 详细信息

作为数字图像处理的一项重要的预处理步骤,图像分割的准确性会影响到图像后续的目标识别和特征分析。鉴于图像分割的重要性,研究人员提出了针对图像目标的分割算法。在这些分割算法中,主动轮廓模型以其成熟的变分理论和优秀的分割表现,成为近些年来学者们研究的热门。然而在数字图像中,常存在成像设备、光照条件以及复杂背景信息引起的灰度不均(又称偏场)。传统的图像分割方法在分割灰度不均图像时极易受到偏场的干扰,这种干扰会影响到对图像中目标的精确分割。针对上述问题,本文提出了一种新的预拟合偏场主动轮廓模型的图像分割方法。与过往提出的偏场主动轮廓模型不同,本文在图像的偏场信息和梯度信息的基础上构建能量泛函,能够做到对目标物体快速精准的分割。本文的主要创新点包括以下几个方面:(1)优化偏场计算的方法。分析图像乘性模型中对偏场的假设,采用局部灰度均值算法来近似拟合图像的偏场。局部灰度均值算法计算复杂度低,能够在耗费较少CPU时间的情况下近似拟合图像的偏场。实验结果表明,该方法不仅能有效校正图像的偏场,还能获得精确的图像分割结果。(2)基于预拟合偏场构建能量函数。利用计算好的预拟合偏场构建主动轮廓模型能量项。由于偏场的计算在轮廓线演化前完成,因此不需要在迭代过程中更新偏场,曲线演化的速度得到显著提升。(3)在基于预拟合偏场构建的能量函数的基础上,嵌入新的边缘指示函数。改进后的能量函数让演化曲线在远离目标物体边界时加快演化速率,靠近目标边缘时减缓演化速率,提升了模型的分割准确性。(4)优化梯度下降流方程和规则化水平集函数的方法。通过优化梯度下降方程,既调节了数据驱动项的幅度,又平滑了数据驱动项的函数曲线,保证了轮廓线演化的稳定性。此外,提出的新的规则项能够在水平集函数迭代过程中维持符号距离特性,纠正错误的演化趋势,进一步确保模型在分割效率和精度上的优势。根据以上创新点建立的模型能够高效准确地分割灰度不均图像中的目标,在不同种类测试图像上的分割结果表明本文模型不仅能克服偏场的干扰,同时还有着良好的抗噪声能力和初始轮廓鲁棒性。

关键词：图像分割主动轮廓模型偏场水平集灰度不均

基于主动轮廓模型的贵州苗族服饰图案分割研究

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基于主动轮廓模型的贵州苗族服饰图案分割研究

作者：冯润贵州民族大学

学位级别：硕士

民族服饰不仅是一种生活物品,很大程度上它作为民族文化载体而存在。随着我国日益全球化与现代化,民族服饰受到外来文化极大的冲击,苗族服饰的独特性元素也在不断流失。为了保护我国各少数民族的宝贵文化,我们急需传承、保护和发展民族... 详细信息

民族服饰不仅是一种生活物品,很大程度上它作为民族文化载体而存在。随着我国日益全球化与现代化,民族服饰受到外来文化极大的冲击,苗族服饰的独特性元素也在不断流失。为了保护我国各少数民族的宝贵文化,我们急需传承、保护和发展民族服饰。而在以少数民族服饰文化的传承和保护为对象的研究中,多数还停留在人文社科等较为传统的研究方式上,将数字化与计算机视觉等现今流行的技术运用于少数民族服饰的研究较少。受苗族服饰样式、纹理、色彩差异和图案种类多样性的影响,采用现有的主动轮廓模型图像分割技术对苗族服饰图像进行分割并未取得较好的结果。因此,研究一种更为契合我国苗族服饰图案元素分割的主动轮廓模型,提高苗族服饰图像的分割效果,为少数民族服饰图像分割算法的研究提供一定的基础。本文以主动轮廓模型为基础,针对苗族服饰图像存在绣线纹理、形状复杂与色彩差异性的问题以及传统的主动轮廓模型具有对噪声与初始轮廓曲线较为敏感等问题,提出相应的优化模型,主要工作包括:(1)提出基于模糊拟合图像驱动的苗族服饰图像分割模型。该模型首先结合局部与全局图像信息,在模糊区域中定义了模糊局部与全局拟合图像。同时,根据Kullback-Leibler散度用于描述两个概率分布之间差异的性质,利用原始图像和拟合的模糊局部与全局图像在Kullback-Leibler散度方面的图像差异构造了模糊能量函数,来驱动初始轮廓曲线向目标边界移动。其次,采用局部与全局轮廓曲线内外区域的像素灰度归一化类内方差构造自适应权重系数,以此来自动调整全局与局部模糊能量项之间的参数。最后,在能量函数中添加了一个正则项与长度项,并在其中引入边缘检测器,来平滑图像边缘。该算法的性能通过在自然图像上进行验证,分割结果的相似性系数与敏感性系数分别达到0.97和0.98以上。在苗族服饰图像上的实验结果表明,提出的算法具有较好的分割结果,并且只需要较少的迭代次数与分割时间。此外,该算法对初始轮廓曲线与苗族服饰图像的分割具有鲁棒性。(2)提出一种基于加权符号压力函数与变异系数的苗族服饰图像分割模型。首先,通过输入图像全局与局部内外区域的加权平均原型定义了一种新的变异系数。其次,根据改进的变异系数与符号压力函数的定义构造了一个新的加权符号压力函数,来改善模型的稳定性、减少迭代次数。然后,在能量函数中引入双阱势函数作为距离正则化项,对水平集函数需要重新初始化的消除具有较好的效果。最后,通过全局和局部图像信息定义了一个力传播函数,可以根据图像特征自动平衡轮廓曲线的内外力。同时,利用全局和局部归一化类内方差来自动调整图像全局信息和局部信息之间的权重。在医学与自然图像上的实验验证了该算法的性能,结果表明该算法与基于区域的主动轮廓模型相比具有较高的分割精度和计算效率。进一步将提出的优化算法运用于苗族服饰图像进行实验,结果表明提出的优化算法不仅能获得较好的分割效果,而且对含有噪声和不同初始轮廓曲线的苗族服饰图像的分割具有鲁棒性。

关键词：苗族服饰图像分割主动轮廓模型模糊拟合图像变异系数加权符号压力函数类内方差

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基于力场分析的主动轮廓模型

计算机学报 2004年第6期27卷 743-749页

作者：侯志强韩崇昭西安交通大学电子与信息工程学院综合自动化研究所西安710049

传统Snake模型存在的缺点是 ,其初始轮廓必须靠近图像中感兴趣目标的真实边缘 ,否则会得到错误结果 ,且由于Snake模型的非凸性 ,结果不能进入感兴趣目标的深凹部分 ,很容易陷入局部极小点 .由此该文提出一种基于力场分析的主动轮廓模型 ... 详细信息

传统Snake模型存在的缺点是 ,其初始轮廓必须靠近图像中感兴趣目标的真实边缘 ,否则会得到错误结果 ,且由于Snake模型的非凸性 ,结果不能进入感兴趣目标的深凹部分 ,很容易陷入局部极小点 .由此该文提出一种基于力场分析的主动轮廓模型 ,详细分析了基于欧氏距离变换的距离势能力场分布 ,归纳出感兴趣目标上真轮廓点与假轮廓点的判别标准 .建立了由曲线能量到最终结果的有效方法 ,避免了Snake陷入局部极小点 .实验结果表明 ,该模型具有较大的捕获区域 ,能够进入感兴趣目标的深凹部分 ,准确提取感兴趣目标的轮廓 .与GVFSnake模型相比 ,该模型具有很小的计算量 .

关键词：力场分析主动轮廓模型 Snake模型 FFASnake 边缘检测

基于梯度矢量流主动轮廓模型的等高线提取算法

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计算机辅助设计与图形学学报 2006年第7期18卷 982-987页

作者：辛动军周献中史迎春南京理工大学自动化系南京210094 南京大学工程管理学院南京210093 武汉通信指挥学院仿真中心武汉430010

为了提取彩色地形图上的等高线,首先把RGB颜色空间转换为HSV颜色空间,对彩色地形图进行分色,以获得棕色等高线的二值图像;然后利用数学形态学的方法对二值等高线图像滤波,消除等高线线体内的孔洞.利用梯度矢量流主动轮廓模型在等高线二... 详细信息

为了提取彩色地形图上的等高线,首先把RGB颜色空间转换为HSV颜色空间,对彩色地形图进行分色,以获得棕色等高线的二值图像;然后利用数学形态学的方法对二值等高线图像滤波,消除等高线线体内的孔洞.利用梯度矢量流主动轮廓模型在等高线二值图像上直接提取未经细化的等高线,并结合等高线断裂区域的等高线流向场连接断裂的等高线.最后验证了文中算法的有效性.

关键词：地形图等高线提取主动轮廓模型梯度矢量流等高线流向

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用主动轮廓模型优化网格曲面上的特征线

计算机辅助设计与图形学学报 2004年第4期16卷 439-443,448,T001,T002页

作者：刘胜兰周儒荣张丽艳南京航空航天大学CAD/CAM工程研究中心南京210016

对主动轮廓模型在三维网格曲面上的表示进行研究首先提出一种根据输入的点快速确定初始特征线的追踪投影法 ;然后计算出特征线的主动轮廓模型能量 ,其中特征能用平均曲率来表示 ;最后 ,特征线经多次迭代后移动到能量极小处 ,实现优化 ... 详细信息

对主动轮廓模型在三维网格曲面上的表示进行研究首先提出一种根据输入的点快速确定初始特征线的追踪投影法 ;然后计算出特征线的主动轮廓模型能量 ,其中特征能用平均曲率来表示 ;最后 ,特征线经多次迭代后移动到能量极小处 ,实现优化实例表明。

关键词：特征线优化主动轮廓模型平均曲率追踪投影法三维网格曲面计算机动画科学计算可视化 CAD

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基于主动轮廓模型的SAR图像分割方法综述

系统工程与电子技术 2015年第8期37卷 1754-1766页

作者：涂松李禹粟毅国防科学技术大学电子科学与工程学院湖南长沙410073

针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像分割这一研究热点,综合论述了基于主动轮廓模型(active contour model,ACM)的SAR图像分割方法。首先,介绍了经典的ACM及其数学原理,并通过理论和实验分析了这些模型应用于SAR图像分... 详细信息

针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像分割这一研究热点,综合论述了基于主动轮廓模型(active contour model,ACM)的SAR图像分割方法。首先,介绍了经典的ACM及其数学原理,并通过理论和实验分析了这些模型应用于SAR图像分割时存在的问题;然后,对目前基于ACM的SAR图像分割方法进行了系统的梳理和分类讨论;最后,对基于ACM的SAR图像分割方法作了总结,并对将来的研究方向进行了展望。

关键词：合成孔径雷达图像分割主动轮廓模型统计建模凸优化相似性度量

一种基于主动轮廓模型的医学图像序列分割算法(英文)

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软件学报 2002年第6期13卷 1050-1058页

作者：罗希平田捷林瑶中国科学院自动化研究所人工智能实验室北京100080

介绍了一种结合live wire算法和活动轮廓模型的医学图像序列的分割方法.通过把live wire算法和图像分割中一般的区域增长方法结合,对传统live wire算法进行了改进,并用改进后的算法对医学图像序列中的单张或多张切片进行交互式地准确分... 详细信息

介绍了一种结合live wire算法和活动轮廓模型的医学图像序列的分割方法.通过把live wire算法和图像分割中一般的区域增长方法结合,对传统live wire算法进行了改进,并用改进后的算法对医学图像序列中的单张或多张切片进行交互式地准确分割.然后计算机利用活动轮廓模型自动分割相邻的未分割切片.还通过在活动轮廓模型的边缘点中引入记录已分割物体边缘附近局部区域特征的灰度模型,把已分割切片中的物体与背景的局部区域特征带入相邻的未分割切片中,并用由灰度模型定义的区域相似性代替活动轮廓模型中的外能来引导边缘轮廓收敛到物体的实际边缘.最后介绍了一种基于live wire算法思想的简单的分割结果交互式修复方法.实验结果表明该算法仅需少量用户交互就能快速准确地从医学图像序列中分割出感兴趣的物体,在医学图像分析中具有实用价值.

关键词：主动轮廓模型医学图像序列分割算法医学图像处理 live wire算法灰度模型