收藏本站
《南京理工大学》 2004年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

可形变模型分析及在心脏核磁共振图像处理中的应用研究

周则明  
【摘要】:目前,可形变模型已经成为医学图像分析的重要工具,它将基于图像数据的约束和对感兴趣目标的先验知识统一于变分框架之下,其应用包括图像去噪、图像分割、图像配准、图像修复、表面重建、运动跟踪等方面。本文对参数活动轮廓模型、几何活动轮廓模型、表面变形模型的理论基础进行了分析;对可形变模型在心脏核磁共振图像的分割和表面重建方面的应用进行了研究。 传统的参数活动轮廓模型分割图像时,要求初始轮廓线设置在感兴趣区域的边界附近,曲线在变形过程中难以分割深度凹陷区域。本文在分析快速活动轮廓模型的基础上,提出了改进的Snake模型:通过对贪婪优化算法的分析,提出了局部面积能量项的概念;该能量项扩大了模型获取图像边界的范围;能够有效地推动曲线进入深度凹陷区域;模型对初始轮廓线的位置和形状没有特别的要求。将该模型应用于心脏MRI图像的分割,取得了较好的效果。 由于左心室存在弱边缘、与周围的组织之间存在低对比度区域,Snake模型分割心脏的MRI图象时,常会出现变形曲线泄漏现象。本文提出了带有形状约束的Snake模型以分割左心室心肌的外边界。通过对训练图像的配准、变化模式的分析,定义了形状变化允许空间;使用快速推进算法,在平均形状周围生成了形状约束能量场;在Snake模型中增加形状约束能量项后,能够有效地处理变形曲线从低对比度区域泄漏的问题;通过将变形后的Snake 曲线投影到形状允许空间,对其施加了形状约束。左心室心肌外边界的分割实验证明了模型的有效性。 由于心脏的变形和血液的流动,MRI图像中出现了弱边缘、局部梯度极大值区域、伪影等现象。本文分析了使用水平集方法分割此类图像时出现的问题,提出了两阶段分割算法:结合先验知识和直方图,对心脏MRI图像进行模糊C均值集群,再根据集群的结果定义窄带中像素点的速度函数,通过曲线演化获取左心室的粗边界;然后使用梯度向量流构造另一速度函数对边界进行细化。心脏MR图像的分割实验表明本文的算法具有实用价值。此外,提出了基于距离函数模板的窄带初始化方法并与快速推进算法进行了比较,在曲线演化速度相等的情况下,距离函数模板方法能够提高分割的速度。 针对心脏MRI图像的特点,提出了结合区域统计模型和曲线演化的图像分割算法。结合先验知识和直方图,确定图像中像素的类别总数,用极大似然估计原理和期望极大化优化算法求出每一类的先验概率和概率分布参数;根据像素属于感兴趣区域(ROI)的后验概率构造水平集速度函数,通过曲线演化获取ROI的粗边界;然后再使用图像 摘要 博」:学位论文 的梯度信息构造速度函数对边界进行细化。实验结果表明木文的算法能够准确地分割 心脏MRI图像。 核磁共振技术采用分层成像的方法,在长轴和短轴方向获取心脏的运动图像。对 短轴图像中的左心室进行2D分割,得到该时刻左心室心肌的内外边界,再以此为基 础,重建左心室表面,进而分析一个心动周期中左心室形状的变化,在临床中有着重 要的价值。分层二维MRI图像能够跟踪左心室边界在成像平面内的变形,但由于缺少 层间数据,层间变形边界的信息难以获取。本文使用变形模型来重建左心室表面:首 先建立变形曲面的动力学方程;再将成像坐标系中的图像平面影射到重建坐标系,根 据图像数据构造外力,使用平均曲率构造变形曲面的弹性力,然后用水平集数值解法 求解动力学方程以重建三维表面,实验结果表明,本文的算法能够获得较好的重建效 果。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TP391.41

手机知网App
【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 沈美丽;尿沉渣有形成分自动分类系统研究[D];长春理工大学;2006年
2 石澄贤;几何图像模型及其在医学图像处理中的应用研究[D];南京理工大学;2005年
3 简江涛;形变模型技术研究及其在医学图像分割中的应用[D];中国科学技术大学;2006年
4 张宏伟;变形模型及其在医学图像分割中的应用研究[D];天津大学;2006年
5 李国友;基于广义模糊集及主动轮廓线模型的图像分割方法研究[D];燕山大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 胡佳;基于斑点跟踪的心脏二维超声图像运动分析[D];南京理工大学;2008年
2 王春燕;活动形状模型算法在医学图像分割中的应用研究[D];华南理工大学;2010年
3 王桂娟;活动轮廓模型及其在医学内窥镜图像中的分割应用研究[D];西安电子科技大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 周彦博,张志广;可变形物体的轮廓的提取[J];电子学报;1998年07期
2 贾春光,谭鸥,段会龙,吕维雪;基于变形轮廓的医学图象匹配方法[J];计算机辅助设计与图形学学报;1999年02期
3 李俊,杨新,施鹏飞;基于Mumford-Shah模型的快速水平集图像分割方法[J];计算机学报;2002年11期
4 朱付平,田捷,林瑶,葛行飞;基于Level Set方法的医学图像分割[J];软件学报;2002年09期
5 于洪川,王德军,唐泽圣,唐龙;水平集演化中的奇点与改进的窄带算法[J];软件学报;2003年04期
6 夏利民,谷士文,沈新权,孙星明;基于水平集模型的3D表面重建[J];小型微型计算机系统;2001年12期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张立新;测地线及其应用[J];鞍山师范学院学报;2005年04期
2 李梦东,阮秋琦;利用变形模板提取嘴部特征的算法[J];北方交通大学学报;2002年02期
3 陈文娟,石民勇;蛇模型的综述[J];北京广播学院学报(自然科学版);2003年02期
4 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
5 李玉鑑;付翠花;;一种基于特征串比较的眉毛识别方法[J];北京工业大学学报;2008年01期
6 李俊韬;张海;范跃祖;;复杂交通场景中多运动目标分割算法[J];北京航空航天大学学报;2006年03期
7 钱华明;姜波;;一种基于多通道卫星云图的台风分割方法[J];北京航空航天大学学报;2011年04期
8 周震;马斌荣;;结合水平集和区域生长的脑MR图像分割[J];北京生物医学工程;2007年01期
9 周翔;郇中丹;黄海洋;李宝聚;;基于边缘信息和先验形状的水平集图像分割方法及其在病原菌识别中的应用[J];北京师范大学学报(自然科学版);2011年02期
10 林晓,邱晓嘉;图像分析技术在医学上的应用[J];包头医学院学报;2005年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李梦东;阮秋琦;;利用变形模板提取人脸的完整特征[A];第十届全国信号处理学术年会(CCSP-2001)论文集[C];2001年
2 曾理;刘玲慧;向才兵;;X射线图像缺陷提取方法研究[A];2010年重庆市机械工程学会学术年会论文集[C];2010年
3 李旭超;;视频序列中的人脸检测与跟踪[A];2007中国控制与决策学术年会论文集[C];2007年
4 ;TOWARTDS ROBUST LIPREADING[A];The Proceedings of the 6~(th) International Conference on Spoken Language Processing (Volume Ⅲ)[C];2000年
5 张楠;杨文明;廖庆敏;;MRI图像脑肿瘤分割算法概述[A];中国生物医学工程学会成立30周年纪念大会暨2010中国生物医学工程学会学术大会青年优秀论文[C];2010年
6 陈志华;王小盾;康文江;陈珍华;;天津规划展览馆结构方案设计[A];庆贺刘锡良教授执教五十周年暨第一届全国现代结构工程学术报告会论文集[C];2001年
7 王小盾;;充气膜结构设计中的若干问题[A];庆贺刘锡良教授执教五十周年暨第一届全国现代结构工程学术报告会论文集[C];2001年
8 肖文明;黎英;李光美;许海;;基于高速公路实时视频的车流量统计[A];Proceedings of International Conference of China Communication and Information Technology (ICCCIT2010)[C];2010年
9 ;Medical Image Segmentation by Geodesic active contour methods[A];Proceedings of 2007 International Symposium on Distributed Computing and Applications to Business, Engineering and Science(Volume Ⅱ)[C];2007年
10 ;AN IMPROVED ELITIST STRATEGY FIGHTING PREMATURE CONVERGENCE[A];Proceedings of the 8~(th) International Symposium on Distributed Computing and Applications to Business,Engineering and Science[C];2009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 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
3 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
4 陈雁;可见光遥感图像分割与提取研究[D];中国科学技术大学;2010年
5 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
6 任明艺;时空联合的视频运动目标分割技术研究[D];电子科技大学;2010年
7 孔丁科;几何活动轮廓图像分割模型的研究[D];浙江大学;2010年
8 高飞;基于多视几何的三维脚型测量技术与系统[D];浙江大学;2010年
9 郭志强;基于子空间分析的人脸识别算法研究[D];武汉理工大学;2010年
10 叶俊勇;人脸检测与识别方法研究[D];重庆大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 张娟;静态场景中运动目标的快速检测与跟踪技术[D];郑州大学;2010年
3 许东滨;基于水平集和局部灰度阈值的神经干细胞序列图像的分割算法[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王炎庆;基于卡尔曼滤波器的神经元干细胞序列图像中活跃细胞的追踪[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 张哲会;基于水平集的声纳图像分割方法的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 王勇;运动背景下的目标检测算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 王本超;基于KPCA与SVM的人脸识别研究[D];大连理工大学;2010年
8 刘平刚;超大图像分割技术及在医学图像中应用研究[D];大连理工大学;2010年
9 朱莉莉;结合纹理特征的局域化多通道水平集分割算法的研究[D];大连理工大学;2010年
10 李磊;分裂Bregman方法在图像处理中的应用[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱明星,张德龙;RBF网络基函数中心选取算法的研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2000年01期
2 梁久祯,何新贵,黄德双;前馈神经网络的一种简单共轭梯度学习算法[J];北京航空航天大学学报;2000年05期
3 陈昱,张远林;医学图像配准的研究方法纵览[J];北京生物医学工程;2000年02期
4 严加勇,庄天戈,寿文德;高强度聚焦超声技术的发展与应用[J];北京生物医学工程;2002年04期
5 严加勇,庄天戈;医学超声图像分割技术的研究及发展趋势[J];北京生物医学工程;2003年01期
6 李海云,李光颖,王筝;一种基于水平集的脊柱MRI图像分割算法的研究[J];北京生物医学工程;2004年03期
7 杨忠,陶青川,何小海;基于最短距离的细胞图像分离[J];成都信息工程学院学报;2004年03期
8 谢东海,詹总谦,江万寿;改进Harris算子用于点特征的精确定位[J];测绘信息与工程;2003年02期
9 祖克举,周昌雄;形变模型图像分割中的外力研究[J];电脑知识与技术;2005年26期
10 孙开盛,梁久祯,黄德双,黄晓萍;前馈神经网络的梯度-牛顿耦合学习算法[J];大庆石油学院学报;2000年02期
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 张根耀;基于动态图像分析的巡航导弹跟踪软件与算法研究[D];西北大学;2003年
2 杨延西;基于图像的智能机器人视觉伺服系统[D];西安理工大学;2003年
3 杨莉;图像特征检测与运动目标分割算法的研究和实现[D];西安电子科技大学;2004年
4 邢占峰;超声医学图像处理中若干问题的研究[D];天津大学;2003年
5 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
6 肖亮;基于变分PDE和多重分形的图像建模理论、算法与应用[D];南京理工大学;2004年
7 王洪元;图像动态分析中的若干智能化方法研究[D];南京理工大学;2004年
8 王元全;可形变模型及其在心脏核磁共振图像分析中的应用研究[D];南京理工大学;2004年
9 周昌雄;基于活动轮廓模型的图像分割方法研究[D];南京航空航天大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 蔡宇新;基于主动形状模型(ASM)的医学图象中二维物体的定位方法探讨[D];南京航空航天大学;2003年
2 朱丹琦;计算机辅助结肠镜图像诊断技术研究[D];浙江大学;2003年
3 罗玲;面向MPEG-4的视频对象分割算法研究[D];电子科技大学;2003年
4 费文龙;变分方法在GMS-5气象卫星云图处理中的应用研究[D];南京理工大学;2004年
5 卞志俊;基于数学形态学和分水岭算法的遥感图像目标识别[D];南京理工大学;2004年
6 尤育赛;关于数字图像处理在运动目标检测和医学检验中若干应用的研究[D];浙江大学;2005年
7 张旭;数字滤波技术在医学图像去噪处理中的应用研究[D];中北大学;2005年
8 王颖;基于SVM的乳腺肿块分层检测算法研究[D];西安电子科技大学;2006年
9 邱军;弹性图像配准方法在气象图像中的应用[D];南京理工大学;2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 庄玲盈;文俊浩;杨丹;;尿沉渣分析系统的设计与实现[J];计算机与现代化;2011年07期
2 滕冬梅;徐菲莉;;尿沉渣检查方法研究进展[J];内蒙古中医药;2010年23期
3 王雷;叶秀芬;王天;;模糊聚类的侧扫声纳图像分割算法[J];华中科技大学学报(自然科学版);2012年09期
4 张小琴;李懿;鲜雪梅;郝葆青;;尿沉渣细胞图像的预处理和分割研究综述[J];吉首大学学报(自然科学版);2012年04期
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 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
3 朱立新;基于偏微分方程的图像去噪和增强研究[D];南京理工大学;2007年
4 张赞超;全自动尿液粒子分析系统核心技术研究[D];浙江大学;2008年
5 高向军;活动轮廓模型及其在虚拟内窥镜中的应用研究[D];华南理工大学;2008年
6 陈允杰;脑核磁共振图像与虚拟人脑图像分割技术研究[D];南京理工大学;2008年
7 罗宏文;尿沉渣显微细胞图像去噪与分割的数学模型及快速算法[D];吉林大学;2009年
8 李小兵;MRI图像脑肿瘤分割与EEG脑癫痫检测的研究[D];大连理工大学;2010年
9 吴继明;基于水平集方法的主动轮廓模型理论研究及其应用[D];华南理工大学;2010年
10 孙正;基于图像的焊接缺陷提取与识别方法研究[D];中国矿业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张斌;基于水平集的前列腺CT图像分割[D];华东理工大学;2011年
2 杨雪琴;图像模式的形态和纹理特征研究及其在尿沉渣有形成分识别中的应用[D];重庆大学;2010年
3 王幸平;基于偏微分方程的图像去噪研究[D];南京理工大学;2007年
4 裴元焜;基于神经网络与模糊推理的尿沉渣识别系统研究[D];南京信息工程大学;2008年
5 陆广驰;基于纹理的图像分割的研究及在心脏核磁共振图像上的应用[D];南京理工大学;2008年
6 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
7 李春燕;尿沉渣图像有形成分分割与两类细胞识别[D];重庆大学;2010年
8 徐丹霞;肝脏CT图像的局部病灶分割技术研究[D];华南理工大学;2010年
9 赵娜;文档图像段落分割技术研究与应用[D];山东师范大学;2010年
10 任靖;基于水平集主动轮廓模型的医学图像分割方法的研究[D];合肥工业大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 夏利民,谷士文,沈新;基于形变模型的3D表面自适应重建[J];中国图象图形学报;2000年05期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵利刚;鲍苏苏;;基于改进的活动轮廓图像分割[J];计算机与数字工程;2006年06期
2 聂敏;高满屯;;基于活动轮廓模型的B超乳腺肿瘤图像分割[J];北京生物医学工程;2008年05期
3 康晓东;何丕廉;李志圣;张雪君;;一种基于T-Snake模型的医学图像分割方法[J];计算机工程与应用;2008年01期
4 李勇;耿美娟;尚会超;;基于偏微分方程的图像分割算法研究[J];中原工学院学报;2010年06期
5 廖志宁,张艳,伍晓平,常小荣;一种对胃窦B超图象进行自动分割的方法[J];计算技术与自动化;2000年01期
6 历亮,郝重阳,巨安丽;基于梯度向量流snake模型的可视人体图像骨组织分割[J];中国医学影像技术;2004年12期
7 邵晓芳,孙即祥,梁光明,黄英;一种基于Euler Spiral的缺失边界修复算法[J];国防科技大学学报;2005年05期
8 王爽;段红;黄友锐;;基于改进的活动轮廓模型在图像分割中的应用[J];微计算机信息;2008年01期
9 董春利;董育宁;王莉;;活动轮廓模型目标跟踪算法综述[J];计算机工程与应用;2008年34期
10 顾金库;蔡茜;郝刚;;基于区域的活动轮廓模型[J];福建电脑;2010年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘丹;赖志茂;;于活动轮廓模型的边界快速提取算法[A];教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会第二十届学术年会会议论文集(下册)[C];2010年
2 主海文;高松;刁越;刘有军;;基于改进活动轮廓模型的血管断层图像分割[A];中国生物医学工程学会第六次会员代表大会暨学术会议论文摘要汇编[C];2004年
3 王国栋;潘振宽;赵希梅;刘存良;王钰;;基于图像分解和活动轮廓模型的纹理分割[A];第十五届全国图象图形学学术会议论文集[C];2010年
4 匡载平;戴棣;王雪明;;热隔膜成型技术[A];复合材料:创新与可持续发展(上册)[C];2010年
5 夏利民;谷士文;;基于自适应形变模型的3D动画[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
6 赵歆波;张定华;邹晓春;;基于活动轮廓的叶片CT图象轮廓提取方法[A];第十一届中国体视学与图像分析学术会议论文集[C];2006年
7 邬立保;董育宁;俞海平;;基于改进的动态方向梯度矢量流蛇模型的图像分割[A];第七届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2009年
8 胡英;杨金柱;;基于图搜索和轮廓插值的半自动组织分割方法[A];第16届中国过程控制学术年会暨第4届全国故障诊断与安全性学术会议论文集[C];2005年
9 吴园;黎宁;刘苗苗;;一种基于快速水平集方法的运动车辆检测[A];第十三届全国图象图形学学术会议论文集[C];2006年
10 胡彦婷;木拉提·哈米提;陈建军;孔德伟;孙静;姬金虎;;Bayesian分类算法和活动轮廓模型在肝包虫CT图像分割中的应用[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(3)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周则明;可形变模型分析及在心脏核磁共振图像处理中的应用研究[D];南京理工大学;2004年
2 崔华;基于活动轮廓模型的图像分割方法研究[D];东北大学;2009年
3 史立;视频对象平面分割和视频对象提取方法的研究[D];上海大学;2001年
4 陆成刚;基于微分方程的若干图像分析论题研究[D];浙江大学;2003年
5 付斌;基于活动轮廓模型的目标分割与跟踪的研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
6 王元全;可形变模型及其在心脏核磁共振图像分析中的应用研究[D];南京理工大学;2004年
7 朱国普;基于活动轮廓模型的图像分割[D];哈尔滨工业大学;2007年
8 周昌雄;基于活动轮廓模型的图像分割方法研究[D];南京航空航天大学;2005年
9 张麒;动脉粥样硬化研究中的医学图像处理[D];复旦大学;2010年
10 谢铉洋;SARS医学图像识别与辅助诊断研究[D];中国科学技术大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨建功;水平集活动轮廓模型在图像分割中的应用研究[D];陕西师范大学;2011年
2 谌利;基于活动轮廓模型的图像分割算法研究[D];中南大学;2010年
3 朱丽青;基于改进VFC活动轮廓模型的红外图像轮廓提取及视频跟踪[D];云南大学;2010年
4 历亮;基于活动轮廓模型的CVH图像分割技术研究[D];西北工业大学;2005年
5 顾丹丹;基于活动轮廓模型的高分辨率遥感影像道路提取[D];陕西师范大学;2010年
6 周海波;基于活动轮廓模型的人脸轮廓提取方法的研究[D];四川大学;2004年
7 张雪飞;活动轮廓模型在医学图像分割中的应用[D];青岛大学;2006年
8 王龙;超声心动图心室内膜面边缘提取技术及应用[D];四川大学;2002年
9 龚玉兰;骨龄自动评价系统中基于活动轮廓模型的手腕骨边缘提取[D];昆明理工大学;2005年
10 丁炜;基于活动轮廓模型的图像特征提取方法研究[D];广东工业大学;2004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