融合图像局部能量和梯度的水平集分割方法-哈尔滨工业大学学报.pdfVIP

第４３卷　第３期 哈　尔　滨　工　业　大　学　学　报 Ｖｏｌ４３ Ｎｏ３ 　 　 ２０１１年３月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＨＡＲＢＩＮＩＮＳＴＩＴＵＴＥＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｍａｒ．２０１１ 　　　　　　 融合图像局部能量和梯度的水平集分割方法 包立君，刘宛予，浦昭邦 （哈尔滨工业大学 ＨＩＴ－ＩＮＳＡ中法生物医学图像联合研究中心，１５０００１哈尔滨，ｂａｏｌｉｊ＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ） 摘　要：为了实现结构复杂的灰度不均匀图像的快速准确分割，提出一种融合局部能量和梯度敏感性的水 平集方法，采用梯度敏感的能量函数改进局部能量最小化水平集方法，并利用灰度全局信息自动初始化水平 集．局部能量函数由局部灰度拟合函数定义，是水平集的外部驱动能量，适用于分割灰度不均匀图像．梯度敏 感项依据图像特性，自动判定对水平集的驱动方向，其外部能量函数能加速零水平集向目标边界的运动，内 部能量函数则推动零水平集离开平坦区域．该方法提高了水平集演化的速度和稳定性；通过调节水平集对不 同强度边缘的敏感度，能够提取出弱边缘；而且不需要交互式操作．实验结果表明，该方法在分割灰度不均 匀图像时，具有快速、准确和鲁棒性好的特点． 关键词：图像分割；水平集方法；局部拟合能量；梯度敏感性；自动初始化 中图分类号：ＴＮ９１１ 文献标志码：Ａ 文章编号：０３６７－６２３４（２０１１）０３－００４４－０５ Ｉｍａｇｅｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｕｓｉｎｇａｌｅｖｅｌｓｅｔｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄ ｏｎｌｏｃａｌｅｎｅｒｇｙａｎｄｇｒａｄｉｅｎｔ ＢＡＯＬｉｊｕｎ，ＬＩＵＷａｎｙｕ，ＰＵＺｈａｏｂａｎｇ （ＨＩＴＩＮＳＡＳｉｎｏＦｒｅｎｃｈＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＩｍａｇｉｎｇ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１５０００１Ｈａｒｂｉｎ，Ｃｈｉｎａ， ｂａｏｌｉｊ＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏａｃｈｉｅｖｅｑｕｉｃｋａｎｄｅｘａｃｔｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｓｆｏｒｉｎｔｅｎｓｉｔｙｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｉｍａｇｅｓｗｉｔｈｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｗｅｐｒｏｐｏｓｅａｎｏｖｅｌｌｅｖｅｌｓｅｔｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｌｏｃａｌｒｅｇｉｏｎｅｎｅｒｇｙａｎｄｇｒａｄｉｅｎｔｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ，ａｎｄｉｎｉ ｔｉａｌｉｚｅｔｈｅｌｅｖｅｌｓｅｔａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙｕｓｉｎｇｔｈｅｇｌｏｂａｌｉｎｔｅｎｓｉｔｙｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｉｔｉｓａｎｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｍｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆ ｒｅｇｉｏｎｓｃａｌａｂｌｅｆｉｔｔｉｎｇｅｎｅｒｇｙｗｉｔｈｔｈｅｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｔｗｏｇｒａｄｉｅｎｔｓｅｎｓｉｔｉｖｅｅｎｅｒｇｙｆｕｎｃｔｉｏｎｓ．Ｉｎｔｈｉｓｍｏｄｅｌ， ｔｈｅｌｏｃａｌｒｅｇｉｏｎｅｎｅｒｇｙｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｇｒａｙｆｉｔｔｉｎｇｆｕｎｃｔｉｏｎｓａｃｔｓａｓａｎｅｘｔｅｒｎａｌｄｒｉｖｅ，ｗｈｉｃｈｈａｓａｎａｄｖａｎｔａｇｅｉｎ ｓｅｇｍｅｎｔｉｎｇｉｎｔｅｎｓｉｔｙｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｉｍａｇｅｓ．Ｇｒａｄｉｅｎｔｓｅｎｓｉｔｉｖｅｉｔｅｍｓｃａｎｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｉｒｄｒｉｖｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｏｆ ｌｅｖｅｌｓｅｔｓａｄａｐｔｉｖｅｌｙａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｉｍａｇｅｆｅａｔｕｒｅｓ．Ｔｈｅｅｘｔｅｒｎａｌｏｎｅｄｒａｗｓｚｅｒｏｌｅｖｅｌｓｅｔｓｔｏｔｈｅｏｂｊｅｃｔｂｏｕｎｄａ ｒｉｅｓ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｏｎｅｐｕｓｈｅｓｚｅｒｏｌｅｖｅｌｓｅｔｓｏｕｔｏｆｉｎｔｅｎｓｉｔｙｈｏｍｏｇｅｎｏｕｓｒｅｇｉｏｎｓ．Ｔｈｅｒｅｂｙ，ｏｕｒｍｅｔｈｏｄ ｎｏｔｏｎｌｙｓｐｅｅｄｓｕｐｔｈｅｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅａ