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基于GVF Snake模型的医学图像分割技术研究

作　者: 赵焕辉
导　师: 张彩明
学　校: 山东大学
专　业: 计算机技术
关键词: 医学图像分割 Snake模型 GVF Snake模型小波分析小波矢量流模型
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

图像分割技术是一个跨学科的领域,是数字图像处理中的一个重要环节,在整个研究中起着承前启后的作用。医学图像分割是数字图像处理技术在生物医学工程中的重要应用,是制约医学图像处理发展的瓶颈,占有极其重要的地位。首先,在查阅和分析国内外有关医学图像分割技术科技文献的基础上,介绍了各类现代医学成像的模式、医学图像分割技术的重要意义、以及医学图像分割技术的发展现状。论文简要介绍了传统的图像分割理论的若干方法,并对这些图像分割方法的优缺点作了阐述。其次,本文从Kass等人提出的传统活动轮廓模型出发,对参数活动轮廓模型的理论和方法进行论述。主要分析研究了参数活动轮廓模型的原理、数值求解,动力学解释、算法流程以及在医学图像分割中的实例应用,并对该方法的优缺点进行了探讨。另外,针对改进的参数活动轮廓模型,做了简要分析,包括：多尺度高斯势能力模型、气球力模型、方向气球力模型、距离势能力模型、梯度矢量流模型。重点介绍了梯度矢量流模型的计算过程推导和相关医学图像的模拟实验,并与传统参数活动轮廓模型进行比较。最后,介绍了小波分析理论的基础知识,以及利用小波分析技术对医学图像进行预处理的分析研究。然后,结合小波分析技术和GVF Snake模型,提出新型图像分割算法：小波矢量流(Wavelet Snake)模型。该方法根据图像的特点利用图像的小波分析对图像进行预处理,然后利用Wavelet Snake模型对图像的目标轮廓进行逼近。小波矢量流(Wavelet Snake)模型解决了小波分析技术得到的边缘连续性不足的弱点,相对GVF Snake模型抗噪性更强,提高了动态轮廓模型方法检测复杂图像轮廓线的能力,初步达到了改善分割效果的目的。

全文目录

摘要  8-9
ABSTRACT  9-11
第一章绪论  11-16
  1.1 课题研究的背景和意义  11-12
  1.2 医学图像分割方法的研究现状  12-14
  1.3 本文的主要内容和论文安排  14-16
第二章图像分割理论与方法  16-33
  2.1 基于阈值分割方法  18-19
  2.2 基于区域的分割方法  19-21
    2.2.1 区域生长法  20
    2.2.2 区域分裂与合并  20-21
  2.3 基于边缘的分割方法  21-30
    2.3.1 基于一阶导数的边缘算子  22-25
    2.3.2 基于二阶导数的边缘算子  25-27
    2.3.3 边缘检测算子比较  27-30
  2.4 基于数学形态学的分割方法  30-32
    2.4.1 腐蚀与膨胀  30-31
    2.4.2 开操作与闭操作  31-32
  2.5 本章小结  32-33
第三章 Snake模型原理与算法实现  33-42
  3.1 引言  33-34
  3.2 传统Snake模型  34-38
    3.2.1 Snake模型的概述  34-36
    3.2.2 Snake模型的求解  36-37
    3.2.3 Snake模型的动力学解释  37-38
  3.3 Snake模型算法流程及实例  38-40
    3.3.1 Snake模型算法流程  38-39
    3.3.2 Snake模型算法实验结果  39-40
  3.4 Snake模型的特点分析  40-41
  3.5 本章小结  41-42
第四章 Snake模型的改进  42-51
  4.1 多尺度高斯势能力模型  42
  4.2 气球力模型  42-44
    4.2.1 气球力模型概述  42-43
    4.2.2 方向气球力模型  43-44
  4.3 距离势能力模型  44
  4.4 梯度矢量流模型  44-48
    4.4.1 边缘图  45-46
    4.4.2 梯度矢量流(GVF)  46-47
    4.4.3 模型的数值实现  47-48
  4.5 GVF模型与传统模型的比较  48-50
  4.6 本章小结  50-51
第五章基于小波分析和梯度矢量流的医学图像分割  51-59
  5.1 小波分析基础理论  51-54
    5.1.1 连续小波函数  51-52
    5.1.2 离散小波变换  52-53
    5.1.3 多分辨率分析  53-54
  5.2 改进的梯度矢量流模型  54-57
    5.2.1 GVF Snake模型的不足  54-55
    5.2.2 GVF Snake模型改进  55-57
  5.3 本章小结  57-59
第六章总结和展望  59-61
  6.1 总结  59
  6.2 展望  59-61
参考文献  61-65
致谢  65-66
学位论文评阅及答辩情况表  66

基于GVF Snake模型的医学图像分割技术研究

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