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基于参数优化Snake的模型及在MRI图像分割中的应用

作　者: 靳莉宴
导　师: 吴清
学　校: 河北工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 医学图像分割 Snake模型参数优化 BallonSnake模型 GVFSnake模型贪婪算法Snake模型
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 42次
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内容摘要

图像分割是对图像进行区域划分,提取出各具特性的感兴趣目标的技术和过程。医学图像处理是计算机领域的分支之一,是数字图像处理技术在生物医学工程中的重要应用。在医学图像分割中,尤其是脑图像的分割,大多数是针对MR图像。近年来,基于活动轮廓模型的图像分割算法凭借其灵活的结构、多样的形式以及优越的性能受到了国内外学者的广泛关注。模型的改进方法层出不穷,在基本模型的基础上增加数学、统计学、物理知识等理论,不断优化算法。参数活动轮廓线模型(即Snake模型)特有的高度动态特性,使之非常适合于医学图像的分割。在阅读国内外有关资料后,本文具体研究参数活动轮廓模型在医学图像分割中的相关技术问题。首先,在查阅和分析国内外有关图像分割领域的科技文献基础上,探讨了核磁共振图像成像原理和医学图像的特点,并从传统Snake模型出发,着重研究了参数活动轮廓模型的求解和应用问题以及其算法流程等。其次,针对改进的Snake模型,基于其物理含义,分析对比了力的改进和参数优化对分割结果的影响;对改进气球力Snake模型、梯度矢量流Snake模型和基于贪婪算法的Snake模型,进行了计算过程的推导和相关的模拟实验比较,寻求不同模型对求解问题的差异及适合的应用的情况。最后,分析参数活动轮廓模型的参数对分割结果的影响,确定了参数与像素点坐标的关系图。通过关系图与目标边界的交叉点确定参数大概取值范围,再通过实验寻找较准确的参数取值范围。综合以上研究,针对腹部核磁共振图像和脑部核磁共振图像进行了仿真实验,实验结果验证了所提参数优化方法在核磁共振图像分割中的有效性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-14
  1-1 课题研究背景及意义  8-9
  1-2 医学图像的特点  9
  1-3 医学图像分割方法的研究现状  9-13
  1-4 本文的工作及内容安排  13-14
第二章 Snake 模型分析及MRI 图像特征  14-23
  2-1 引言  14
  2-2 参数活动轮廓模型  14-18
    2-2-1 传统Snake 模型  15-16
    2-2-2 Snake 模型的求解  16-17
    2-2-3 Snake 模型的动力学解释  17-18
  2-3 模型算法流程和及其实验  18-21
    2-3-1 Snake 模型算法流程  18-19
    2-3-2 Snake 模型算法实验结果分析  19-20
    2-3-3 Snake 模型的特点分析  20-21
  2-4 MRI 图像特征  21-22
  2-5 本章小结  22-23
第三章几种改进的Snake 模型及对MRI 图像的分割  23-35
  3-1 基于Snake 模型的改进方法  23-25
    3-1-1 力的改进  23-24
    3-1-2 参数改进  24-25
    3-1-3 改进方法比较  25
  3-2 改进的Snake 模型  25-32
    3-2-1 BallonSnake 模型  25-26
    3-2-2 GVFSnake 模型  26-28
    3-2-3 快速Snake 模型  28-29
    3-2-4 实验结果比较  29-32
  3-3 对MRI 图像实验对比  32-34
  3-4 本章小结  34-35
第四章 Snake 模型的参数分析  35-46
  4-1 引言  35
  4-2 参数对参数活动轮廓模型的影响  35-37
    4-2-1 弹性系数和刚性系数参数对活动轮廓模型的影响  35-37
    4-2-2 迭代步长对曲线变形的影响  37
  4-3 一种参数选择的方案  37-45
    4-3-1 α 、 β 参数选择方案  37-41
    4-3-2 实验比较  41-44
    4-3-3 分析及结论  44-45
  4-4 本章小结  45-46
第五章结论和展望  46-47
  5-1 本文工作总结  46
  5-2 展望  46-47
参考文献  47-50
致谢  50

基于参数优化Snake的模型及在MRI图像分割中的应用

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