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基于活动轮廓的图像分割方法研究

作　者: 全刚
导　师: 孙即祥
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 图像分割水平集方法变分法活动轮廓模型 C-V模型
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 212次
引　用: 4次
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内容摘要

图像分割是计算机视觉和图像理解中首要解决的关键问题,传统非模型的分割方法由于其方法本身的局部性,有分割区域边界可能不完整、缺乏结合先验知识能力等缺陷,难于满足复杂分割应用的需要。基于水平集的几何活动轮廓模型分割方法具有直观的物理能量模型,数值解法稳定,拓扑变化自然,方便融入约束信息等优点,在图像分割领域得到了广泛的应用。本文主要研究基于水平集方法的活动轮廓模型图像分割,在回顾活动轮廓模型发展的基础上,介绍了曲线演化理论及其水平集方法,证明了水平集方法可以有稳定的数值实现方式且其处理拓扑变化的自然性,进一步引出了变分水平集方法。本文介绍了两种不同的几何活动轮廓模型:基于梯度信息的李纯明模型以及基于区域信息的Chan-Vese模型(C-V模型)。在分析上述两模型的优缺点上,提出了一种改进的C-V模型,改进模型引入了距离约束项,同时对基于区域的外部能量项进行了改进,使得水平集函数重新初始化寓于模型的演化之中,分割结果对参数的依赖性减小。最后,本文还提出了一种基于全局优化的多相C-V模型,该模型是基于图像梯度信息与区域信息的混合模型,且加入了符号距离函数约束项,应用在SAR图像分割中,结果证实该模型具有较强的鲁棒性。

全文目录

摘要  8-9
ABSTRACT  9-10
第一章绪论  10-19
  1.1 课题的研究背景及意义  10-13
    1.1.1 图像工程与图像分割  10-12
    1.1.2 图像分割方法  12-13
  1.2 活动轮廓模型的国内外研究现状及发展趋势  13-17
    1.2.1 研究现状  13-17
    1.2.2 发展趋势  17
  1.3 本文的主要工作与组织方式  17-19
    1.3.1 论文的主要工作  17-18
    1.3.2 论文的组织方式  18-19
第二章水平集方法  19-31
  2.1 引言  19-20
  2.2 曲线演化理论  20-22
  2.3 水平集方法  22-28
    2.3.1 水平集方法曲线演化  22-25
    2.3.2 水平集方法的数值实现  25-28
  2.4 变分水平集方法  28-30
    2.4.1 变分法  28-29
    2.4.2 梯度下降流  29-30
  2.5 本章小结  30-31
第三章基于变分水平集方法的几何活动轮廓模型  31-48
  3.1 引言  31
  3.2 基于梯度信息的活动轮廓模型－李纯明模型  31-37
    3.2.1 边缘指示函数  31-33
    3.2.2 符号距离函数约束项  33-34
    3.2.3 模型的求解  34-36
    3.2.4 实验结果及分析  36-37
  3.3 基于区域信息的活动轮廓模型－C-V 模型  37-42
    3.3.1 模型的提出  38-39
    3.3.2 模型的求解  39-41
    3.3.3 实验结果及分析  41-42
  3.4 一种改进的C-V 模型  42-47
    3.4.1 统计活动轮廓模型  42-44
    3.4.2 模型的改进  44-45
    3.4.3 实验结果及分析  45-47
  3.5 本章小结  47-48
第四章基于全局优化的多相C-V 模型SAR 图像分割  48-57
  4.1 引言  48-49
  4.2 全局优化方法  49
  4.3 多相模型  49-52
  4.4 实验结果及分析  52-56
    4.4.1 合成图像仿真实验  52-53
    4.4.2 合成图像加噪仿真实验  53-54
    4.4.3 SAR 图像分割实验  54-56
  4.5 本章小结  56-57
第五章总结与展望  57-59
  5.1 总结  57
  5.2 展望  57-59
致谢  59-61
参考文献  61-65
作者在学期间取得的学术成果  65

基于活动轮廓的图像分割方法研究

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