核磁共振图像分割与运动分析若干技术研究

论文题目: 核磁共振图像分割与运动分析若干技术研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 模式识别与智能系统

作者: 段先华

导师: 夏德深

关键词: 可形变模型,参数活动轮廓模型,几何活动轮廓模型,水平集方法,距离均衡化,滤波器,图像分割,光流技术

文献来源: 南京理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 医学图像处理的主要研究方向有图像分割、图像配准、结构分析、运动分析等，而其中医学图像分割的研究具有重要意义。由于医学图像具有复杂性和多样性，成像质量受到医学影像设备成像技术的影响，医学图像具有局部边缘模糊、存在噪声、区域灰度不一致性等特点，使得医学图像分割更加困难。目前，人们在继续关注对医学图像进行自动分割的同时，对交互式分割方法的研究也成了医学图像分割的研究重点。本文对交互式live wrie、Intelligent Scissors模型、参数活动轮廓模型、几何活动轮廓模型进行了分析；对可形变模型在心脏核磁共振图像中的分割进行了研究；对光流技术理论模型进行了分析，并用光流技术对心脏运动进行评估方面进行了研究。 分析了交互式图像分割的两种方法，即lire wire方法及Intelligent Scissors(IS)方法，并指出了这两种方法在分割图像时存在运算速度慢、操作复杂的缺陷。 传统的Snake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。本文在分析参数活动轮廓模型及其改进模型的基础上，提出了基于距离均衡化的自适应动态轮廓模型。通过顶点到其邻点的平均距离作为Snake模型的弯曲力，通过图像自身的特征构造的膨胀力，使得该模型具有自适应能力，同时提出了距离均衡化的概念；对改进后模型的稳定性、光滑性及处理畸变物体的凹陷区域进行了深入分析。用该模型分割心脏MRI图像时，取得了较好的效果。 根据心脏MR图像的特点，提出了先对心脏MR图像进行K均值聚类，把K均值聚类后的图像作为特征图像，在特征上用Song and Chan提出的快速分割方法进行粗分割，再用粗分割的曲线作为水平集的初始曲线，在心脏MR图像上用Chan和Vese方法进行细分割；同时对Chan和Vese提出的简化Mumford-Shah模型进行了改进，使得每次迭代中对能量函数的优化更具有全局性，大幅度减少迭代次数，并对Song和Chan快速算法中扫描图像的区域也进行了改进，两方面的改进提高了计算速度和分割效果。分割实验证明，该方法能够快速、准确地分割心脏MRI图像。 针对左心室外轮廓类似椭圆的特点，提出了基于先验形状信息的水平集模型。该模型在Chan-Vese模型的基础上增加椭圆形状约束项，来控制曲线的演化，将水平集的演化曲线作为对轮廓新的位置预测，并用椭圆对预测结果进行修正，把预测结果和修正结果分别作为新的水平集曲线和形状信息。实验表明，这种将椭圆形状约束引入水平集模型的先验形状信息的水平集模型对心脏外轮廓的分割是有效的，非常适合分割象心脏这一类医学图像。 在分析带标记线的心脏MRI特点的基础上，提出了利用Gabor滤波和先验形状的水平集模型相结合对带标记线的心脏MR图像进行分割的方法。该方法通过对带标记

论文目录:

摘要

Abstract

目录

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 心脏检查的影像技术

1.2.1 心血管造影术

1.2.2 心脏超声

1.2.3 同位素成像

1.2.4 心脏CT

1.2.5 心脏核磁共振成像

1.3 心脏MRl分析概况

1.3.1 心脏MR图像分割

1.3.2 三维重建

1.3.3 应力应变分析

1.3.4 可视化

1.4 本文工作的创新点

1.5 本文的组织结构

第2章 交互式医学图像分割技术

2.1 引言

2.2 图像分割的概念

2.3 交互式医学图像分割技术

2.3.1 Live Wire交互式分割

2.3.2 Intelligent Scissors(IS)交互式分割

2.4 医学图像分割算法研究特点

2.5 本章小结

第3章 参数形变模型在图像分割中的研究

3.1 引言

3.2 参数形变模型

3.2.1 参数形变能量函数

3.2.2 Snake模型数值求解方法

3.3 改进模型

3.3.1 气球压力Snake模型

3.3.2 梯度向量流Snake模型

3.3.3 拓扑自适应的Snake模型

3.4 实验结果分析

3.5 基于距离均衡化的自适应性动态轮廓模型

3.5.1 张力

3.5.2 弯曲力

3.5.3 膨胀力

3.5.4 图像力

3.5.5 自适应性动态轮廓模型

3.6 对改进模型的理论分析

3.6.1 光滑性和稳定性分析

3.6.2 处理畸变物体的凹陷区域分析

3.7 实验结果

3.8 结论

3.9 本章小结

第4章 几何形变模型在核磁共振图像分割中的研究

4.1 引言

4.2 几何形变模型

4.2.1 曲线演化理论

4.2.2 水平集方法

4.3 Mumford-Shah模型

4.4 Chan-Vese模型

4.5 对Chan-Vese模型的改进

4.5.1 对Dirac函数的改进

4.5.2 水平集方程的数值解

4.6 Song and Chan快速算法及改进

4.6.1 快速算法

4.6.2 对Song and Chan方法的改进

4.7 基于K均值聚类和Level Set相结合的MRI图像分割方法

4.7.1 K均值聚类

4.8 心脏MRI分割实验

4.8.1 实验结果分析

4.9 结论

4.10 本章小结

第5章 基于先验形状信息的水平集模型与MR图像分割

5.1 引言

5.2 心脏核磁共振图像的特点及分割难点

5.3 Chan和Vese模型分割心脏MR图像时出现的问题

5.4 先验形状水平集模型

5.5 先验形状水平集模型分割心脏MR图像左心室外边界

5.5.1 分割左心室心肌外边界的难点

5.5.2 实验结果分析

5.6 带标记线的心脏MR图像分割方法

5.6.1 Gabor滤波器设计

5.6.2 实验结果及分析

5.7 结论

5.8 本章小结

第6章 光流估计技术研究

6.1 引言

6.2 光流约束方程

6.3 光流的计算方法

6.3.1 Horn and Schunck方法

6.3.2 Lucas and Kanade方法

6.3.3 Anadan方法

6.3.4 基于能量的方法

6.3.5 Fleet and Jepson方法

6.4 误差测量

6.5 实验结果分析

6.6 二阶微分技术的光流估计方法及实验

6.6.1 二阶微分技术的光流估计方法

6.6.2 实验结果及比较

6.7 本章小结

第7章 利用Gabor滤波器的相位图像估计心脏MRI光流

7.1 引言

7.2 光流方法估计心脏的运动

7.2.1 心脏的运动估计问题

7.2.2 光流方法

7.2.3 采用光流方法估计心脏的运动

7.3 Gabor滤波及Gabor滤波器的设计

7.4 加权最小二乘法估计序列图像的光流方法

7.5 实验结果及分析

7.6 本章小结

第8章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读博士学位期间发表的论文

攻读博士学位期间参加的科研项目

发布时间: 2006-12-06

参考文献

• [1].基于变分方法的心脏核磁共振图像分割研究[D]. 张建伟.南京理工大学2006
• [2].基于心脏核磁共振图像的左心室分割及动力学模型研究[D]. 尤建洁.南京理工大学2007
• [3].基于压缩感知的核磁共振成像重建技术研究[D]. 李国燕.河北工业大学2013
• [4].脑部MR图像分割理论研究[D]. 高婧婧.电子科技大学2014
• [5].核磁共振图像左心室轮廓的自动及交互分割方法研究[D]. 刘复昌.南京理工大学2009
• [6].脑核磁共振图像分割技术研究[D]. 王利.南京理工大学2010
• [7].基于核磁共振成像技术的作物根系原位无损检测研究[D]. 张建锋.浙江大学2014
• [8].肝脏病变MRI诊断与计算机辅助诊断[D]. 郭冬梅.大连理工大学2011
• [9].基于偏移场的核磁共振脑图像分割算法研究[D]. 车娜.吉林大学2013
• [10].基于图的医学图像分割方法研究[D]. 肖阳.南方医科大学2017

相关论文

• [1].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]. 周则明.南京理工大学2004
• [2].基于高维视觉特征模型的目标图像检测与图像分割技术研究[D]. 刘思远.电子科技大学2006
• [3].形变模型技术研究及其在医学图像分割中的应用[D]. 简江涛.中国科学技术大学2006
• [4].基于模糊系统理论的图像分割技术研究[D]. 张运杰.大连海事大学2007
• [5].基于多尺度理论的图像分割方法研究[D]. 王鹏伟.中国科学技术大学2007

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