收藏本站
《大连理工大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

非参数变形模型结合模糊技术的MRI图像分割

陈志彬  
【摘要】: 本论文的目标是开发自动分割算法,将脑MRI图像分割成不同的组织,即脑白质、脑灰质和脑脊液,为脑发育与人的衰老、有关脑疾病的诊断和治疗、脑外科手术规划和导航等应用提供定量脑测度信息。在本论文中,提出了几个非参数化变形模型和统计信息或模糊信息相结合的算法,从不同模态的MRI图像中分割出白质、灰质、脑脊液等脑组织。对提出的算法采用实验的方法进行验证和评估,实验图像包括T1-加权、T2-加权和PD-加权的仿真和真实的脑MRI图像。 论文首先提出了一个基于直方图分析的非参数变形模型算法。算法中,用混合高斯模型(mixture Gaussian Model, MGM)来对图像的灰度直方图进行建模,利用期望最大化(Expectation Maximization, EM)算法来估计混合高斯模型中各分量的参数。获得的参数用于产生新的约束项,以指导水平集曲线的进化,并最终完成脑MRI图像的组织分割。用仿真和真实的MRI图像对算法进行了评估,论文中提供了MRI图像的分割结果,并对分割结果进行了定量评价。 其次,对基于区域的几何活动轮廓(Region-based Geometric Active Contour, RGAC)模型进行了研究。在稳定性分析基础上,采用新的区域压力项对RGAC算法进行了改进。新算法解决了原算法存在的稳定性问题。与原算法相比,改进算法的迭代次数明显减少,分割结果对参数的敏感度较低,因而有更好的韧性。算法能够从T1-加权、T2-加权和PD-加权等不同模态的MRI图像中分割白质、灰质、脑脊液等脑组织。用10个MRI仿真图像和5个真实MRI数据集对新算法进行评估,并与其它算法的分割结果进行了比较,验证了算法改进的可行性和有效性。算法中采用的模糊区域指示子函数被推广应用到模糊自适应水平集算法中,它是几何轮廓模型的一个改进算法。在曲线进化过程中,算法能够自适应地调整曲线进化的方向,达到快速收敛的目的。同时也克服了经典活动轮廓模型算法对图像的梯度信息过度依赖和因高斯平滑造成的边界定位精度下降的问题。文中通过仿真和真实的MRI图像对算法进行了评估。 论文最后提出了一个模糊C-均值和水平集方法相结合的多类算法。算法由一组常微分方程组成,一个组织类别由一个水平集函数表示。算法由各向异性扩散滤波、模糊聚类分析以及水平集分割方法等三个主要阶段组成。算法用人工合成图像、20幅仿真MRI图像和10个真实MRI图像集进行了评估。与多相算法相比,多类算法降低了计算复杂度,能够以更快的速度收敛。与其它算法相比,多类算法有更好的分割性能和噪声鲁棒性。 算法中采用的模糊逻辑,考虑了MRI图像中脑组织的模糊性和不确定性,与硬分割算法性比,能够包含更丰富的信息。与水平集方法相结合,有利于提高算法的性能和韧性。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP391.41

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 王培珍,陈维南;基于模糊聚类与二维阈值的图像分割[J];东南大学学报;1998年06期
2 聂生东,章鲁,顾顺德,陈瑛,庄天戈;磁共振图像的分割[J];国外医学.生物医学工程分册;1999年06期
3 丁震,胡钟山,杨静宇,唐振民,邬永革;一种基于模糊聚类的图象分割方法[J];计算机研究与发展;1997年07期
4 谢逢,罗立民,田雪芹,胡刚;基于知识的人脑三维医学图象自动分析显示系统[J];自动化学报;1997年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 林亚忠;基于Gibbs随机场模型的医学图像分割新算法研究[D];第一军医大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 程一斌,汪松,任彬;利用弹簧模型提取物体轮廓[J];安徽大学学报(自然科学版);2001年02期
2 张坤,罗立民,舒华忠,杨芳;基于Level Set方法的Visible Human Being虚拟人图像处理[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年04期
3 张雪飞;;基于GVF模型的蔬果图像快速分割方法[J];安徽农业科学;2010年05期
4 赵莹;张学东;;改进水平集的车辆检测算法[J];辽宁科技大学学报;2010年05期
5 张鹤;董彦麟;;一种改进的变分水平集车辆检测技术[J];辽宁科技大学学报;2011年03期
6 李燕;罗四维;邹琪;;带评价系统的曲率相关有向主动轮廓模型[J];北京交通大学学报;2010年02期
7 易鑫;李雷;;基于数学形态学的snake模型图像分割[J];兵工自动化;2007年09期
8 王孝通,赵晶,金良安;视频序列中目标定位跟踪的一种新方法[J];兵工学报;2005年05期
9 胡永利,尹宝才;基于线性组合模型的人脸特征检测方法[J];北京工业大学学报;2005年05期
10 李旭东,宗光华,毕树生,赵玮;生物工程微操作机器人视觉系统的研究[J];北京航空航天大学学报;2002年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 谭守标;霍剑青;郝建;王晓蒲;赵永飞;谢行恕;;高分辨率软X射线显微成像下细胞的自动提取?[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
2 ;A Hardware-Accelerated Segmentation Algorithm for Moving Object Generation[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 周佳男;;一种拓扑纹理图像的相位场模型分割算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 ;Edge Detection of Wood Defects in X-ray Wood Image Using Neural Network and Mathematical Morphology[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 邱雪娜;刘士荣;刘斐;朱伟涛;杜方芳;;一种基于序贯检测机制的运动目标跟踪算法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 赵建;刘伟宁;;基于主动轮廓模型的海天线检测算法[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
7 李忠伟;潘振宽;倪明玖;;基于TV模型的多相图像分割变分水平集方法[A];图像图形技术研究与应用(2010)[C];2010年
8 ;Multiphase Piecewise Smooth Image Segmentation on Implicit Surface[A];图像图形技术研究与应用(2010)[C];2010年
9 张娜;潘振宽;魏伟波;;分段光滑图像分割的Split-Bregman方法[A];图像图形技术研究与应用(2010)[C];2010年
10 刘勋;孟骧龙;毋立芳;;基于自适应对象模型的篮球运动跟踪方法[A];第十二届全国信号处理学术年会(CCSP-2005)论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王兴梅;水下声纳图像的MRF目标检测与水平集的轮廓提取方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 沈郑燕;声纳图像去噪与分割技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 林颖;基于水平集方法的图像分割关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 韩守东;纹理建模与图切分优化方法研究[D];华中科技大学;2010年
5 莫堃;基于隐式函数的曲面重构方法及其应用[D];华中科技大学;2010年
6 涂虬;智能视觉监视中目标检测与跟踪算法研究[D];华中科技大学;2010年
7 徐萧萧;基于特征学习与特征联想的视觉跟踪算法研究[D];中国科学技术大学;2010年
8 王义文;钢球表面缺陷检测关键技术研究及样机研制[D];哈尔滨理工大学;2010年
9 辛哲奎;基于视觉的小型无人直升机地面目标跟踪技术研究[D];南开大学;2010年
10 张娜;面向脊柱微创手术机器人的图像处理与虚拟现实技术研究[D];南开大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙涛;基于DR骨密度分析系统的研究[D];南京医科大学;2010年
2 廖甜甜;白细胞图像语义识别分类的研究[D];南昌航空大学;2010年
3 田冰;基于SOM网的多目标图像轮廓提取技术的研究[D];南昌航空大学;2010年
4 赵永刚;图像检索中形状描述和匹配算法研究[D];南昌航空大学;2010年
5 王捷;数字图像边缘检测方法的若干改进与应用研究[D];浙江理工大学;2010年
6 胡申宁;中医舌诊中舌色、苔色自动分类的研究[D];浙江理工大学;2010年
7 李光;基于均值偏移的视频目标跟踪、检测算法研究及系统实现[D];浙江理工大学;2010年
8 陈欣欣;基于CT图像的血管分割[D];郑州大学;2010年
9 孙宏伟;基于链码的视觉轨线跟踪[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 马玲;拓扑约束法在序列图像高密度细胞追踪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 罗立民,鲍旭东;多功能光线追踪方法[J];东南大学学报;1994年05期
2 龚坚,李立源,陈维南;二维熵阈值分割的快速算法[J];东南大学学报;1996年04期
3 袁华,吴效明,袁支润,岑人经;GFO在边缘检测中的关键参数定量计算研究[J];电子学报;2001年07期
4 杨杨,张田文;基于多分辨率方法的主动轮廓线跟踪算法[J];计算机学报;1998年03期
5 林亚忠,陈武凡,杨丰,冯衍秋;基于广义模糊吉伯斯随机场图像分割新算法[J];计算机学报;2003年11期
6 林亚忠,杨丰,陈武凡,陈伟;一种基于随机场模型的图像分割算法[J];计算机应用与软件;2003年07期
7 刘健庄;栗文青;;灰度图象的二维Otsu自动阈值分割法[J];自动化学报;1993年01期
8 谢逢,罗立民,田雪芹;基于知识的人脑三维医学图像分割显示方法[J];生物医学工程学杂志;1997年02期
9 林亚忠,陈武凡,杨丰,周寿军;基于混合金字塔吉布斯随机场模型的图像分割[J];中国生物医学工程学报;2004年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 颜华;王成道;;运动目标的分割及其神经网络的实现[J];模式识别与人工智能;1995年02期
2 李斌,庄天戈;图像分割中采用自适应三次B样条修饰轮廓线[J];光学技术;2001年05期
3 罗文村;关于多种分割方法的综合集成的研究[J];现代计算机;2001年06期
4 陈涛,卜佳俊;一种新颖的基于边缘检测的图像分割方法[J];计算机工程;2003年07期
5 周铭;低信噪比红外小目标图像的分割方法[J];激光与红外;2004年03期
6 刘宏建,刘允才;一种基于粗集理论的图像分割方法[J];红外与毫米波学报;2004年06期
7 阙大顺,刘明慧;基于图像分割的复杂面积计算方法研究与实现[J];交通与计算机;2005年02期
8 刘征,卢晓东;基于MRF的进化规划算法应用于红外图像分割[J];红外;2005年06期
9 杨晓强,魏生民,汪焰恩;一种基于知识模型的CT图像分割方法[J];计算机应用研究;2005年08期
10 刘传文;;基于模糊隶属度曲面的遗传算法图像分割[J];交通与计算机;2005年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 薛笑荣;赵荣椿;张艳宁;段锋;苏爱民;;基于树型小波变换的SAR图像分割[A];信号与信息处理技术——第一届信号与信息处理联合学术会议论文集[C];2002年
2 黎明;周琳霞;杨小芹;;图像的进化计算分割法[A];中国图象图形学会第十届全国图像图形学术会议(CIG’2001)和第一届全国虚拟现实技术研讨会(CVR’2001)论文集[C];2001年
3 周晖;赵珂;王润生;;基于数据属性驱动的高分辨率遥感图像自适应融合分割算法[A];第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)论文集[C];2009年
4 韩立强;;基于图像分割技术的汽车发动机缸体表面缺陷检测[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年
5 曹永锋;孙洪;徐新;;基于盆地动力学的图像多级阈值化方法[A];第十一届全国信号处理学术年会(CCSP-2003)论文集[C];2003年
6 陈明;;一种指纹图像分割方法[A];全国第16届计算机科学与技术应用(CACIS)学术会议论文集[C];2004年
7 饶洪辉;姬长英;;基于分水岭算法的绿色作物和背景分割[A];农业工程科技创新与建设现代农业——2005年中国农业工程学会学术年会论文集第三分册[C];2005年
8 闫成新;范波涛;;基于梯度门限的图像过渡区提取与分割[A];中国图学新进展2007——第一届中国图学大会暨第十届华东六省一市工程图学学术年会论文集[C];2007年
9 王一波;胡仲翔;姚耀;;基于水平集的激光条纹提取方法[A];2009全国虚拟仪器大会论文集(一)[C];2009年
10 罗志宏;冯国灿;杨关;;一个新变分模型在噪声图像分割中的应用[A];第十五届全国图象图形学学术会议论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 叶青 通讯员 粤科宣;病人家属也可操刀“做手术”[N];广东科技报;2011年
2 陈雪;康佳“第一屏”今年上“春晚”[N];中国证券报;2007年
3 ;“天下第一屏”落户深圳华侨城[N];消费日报;2006年
4 张兰华;数字化技术助力安防行业上台阶[N];光明日报;2006年
5 刘奕;康佳高起点挺进LED产业[N];中华工商时报;2006年
6 向良璧;断层图像处理分析技术取得重大成果[N];经济参考报;2003年
7 游雪晴;专家指出:不要炒作虚拟人[N];科技日报;2003年
8 安徽 云飞;VB中图像显示特效五例[N];电脑报;2001年
9 张兰华;数字化核心助力安防行业渐入佳境[N];科技日报;2006年
10 程玮坚通讯员 周镇明;“亚洲第一屏”凤岗制造[N];东莞日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张印辉;多尺度马尔可夫随机场图像分割方法研究[D];昆明理工大学;2010年
2 白小晶;基于偏微分方程的图像分割与配准研究[D];南京理工大学;2010年
3 陈志彬;非参数变形模型结合模糊技术的MRI图像分割[D];大连理工大学;2010年
4 高浩;粒子群算法及其在图像分割中的应用与研究[D];江南大学;2009年
5 周鲜成;基于微粒群算法的数字图像处理方法研究[D];中南大学;2008年
6 付晓薇;基于量子力学的图像处理方法研究[D];华中科技大学;2010年
7 李旭超;小波变换和马尔可夫随机场在图像降噪与分割中的应用研究[D];浙江大学;2006年
8 侯格贤;遗传算法及其在跟踪系统中的应用研究[D];西安电子科技大学;1998年
9 黄陈蓉;基于Gap统计的图像分割理论与算法研究[D];南京理工大学;2005年
10 李彬;基于模糊随机模型的磁共振脑部图像分割算法研究[D];第一军医大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 严灵毓;基于半监督学习的图像分割系统的设计与实现[D];华中科技大学;2010年
2 宋晓峰;基于贝叶斯置信传播的图像分割方法研究[D];西安电子科技大学;2009年
3 葛秘蕾;基于云理论的图像分割技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 康朝红;基于支持向量机的X线图像分割技术研究[D];河北大学;2009年
5 萧湘;骨髓细胞图像分割方法研究[D];中南林业科技大学;2010年
6 尚金奎;基于粗糙集理论的图像分割方法研究[D];东北大学;2008年
7 胡媛媛;基于形态学的图像分割方法的研究与应用[D];昆明理工大学;2008年
8 蔺恒;基于人工免疫网络的图像分割[D];西安电子科技大学;2010年
9 李云刚;自由搜索算法的改进及其在图像分割中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 柳莹莹;基于量子进化计算的数据聚类和图像分割[D];西安电子科技大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026