多相图像分割的Split-Bregman方法及对偶方法 被引量：7

1

作者 王琦 潘振宽 魏伟波 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第9期1561-1569,共9页

变分水平集方法为多相图像分割提供了统一框架,但其能量泛函的局部极值问题和较低的计算效率制约着该类方法的应用,文中针对此问题提出一种改进模型和方法.首先将两相图像分割的全局凸优化模型推广到多相图像分割,建立了多相图像分割的... 变分水平集方法为多相图像分割提供了统一框架,但其能量泛函的局部极值问题和较低的计算效率制约着该类方法的应用,文中针对此问题提出一种改进模型和方法.首先将两相图像分割的全局凸优化模型推广到多相图像分割,建立了多相图像分割的交替凸优化变分模型,以改善传统模型的局部极值问题;然后提出了相应的快速Split-Bregman方法和对偶方法来提高计算效率,其中Split-Bregman方法通过引入辅助变量将凸松弛后的变分问题转化为简单的Poisson方程和精确的软阈值公式,对偶方法则通过引入对偶变量将该问题转化为对偶变量的半隐式迭代计算和主变量的精确计算公式.文中的改进模型适用于任意多相图像分割,且对二维和三维图像分割具有相同形式,可用于三维图像的多对象自动形状恢复.最后通过多个数值算例验证了文中方法的计算效率优于传统的方法. 展开更多

关键词 多相图像分割 变分水平集方法 Split-Bregman方法 对偶方法

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基于多层水平集函数的三维多相图像分割 被引量：6

2

作者 徐娟 潘振宽 +1 位作者 魏伟波 王加忠 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期242-249,共8页

多相图像分割通常利用多个水平集函数分别定义不同区域的特征函数,其极值求解问题需要对多个函数分别求极值,计算效率较低。针对三维多相图像,提出一种改进的变分水平集模型,采用一个多层水平集函数的n层水平集隐式曲面,将图像划分为n... 多相图像分割通常利用多个水平集函数分别定义不同区域的特征函数,其极值求解问题需要对多个函数分别求极值,计算效率较低。针对三维多相图像,提出一种改进的变分水平集模型,采用一个多层水平集函数的n层水平集隐式曲面,将图像划分为n个区域,通过对一个水平集函数求极值,实现三维多相分段常值图像的快速分割与重建。将能量泛函表达为数据项和规则项,借助规则化Heaviside函数设计区域划分的通用特征函数,采用Split-Bregman投影方法进行能量最小化求解。实验结果表明,该模型可以有效地实现三维多相图像分割,与Chan-Vese模型相比,其迭代步数较少,分割速度较快。 展开更多

关键词 三维图像分割 多相图像分割 变分水平集方法 多层水平集函数 Split-Bregman方法

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基于一个水平集函数的多相图像分割方法 被引量：5

3

作者 赵瑞雪 潘振宽 +1 位作者 侯国家 刘存良 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期317-321,共5页

利用多个特征函数标记不同区域的方法进行图像分割时,需要对多个函数求极值,导致计算量增大。针对该问题,设计一个函数在多层水平集标记的方法,通过求解一个标记函数的极值问题实现对图像不同区域的分割。总结区域标记函数规律,得到多... 利用多个特征函数标记不同区域的方法进行图像分割时,需要对多个函数求极值,导致计算量增大。针对该问题,设计一个函数在多层水平集标记的方法,通过求解一个标记函数的极值问题实现对图像不同区域的分割。总结区域标记函数规律,得到多项图像分割模型表达式,将其与变分水平集方法相结合,运用交替方向乘子法加速求解能量泛函极值问题。实验结果表明,该方法能够实现图像多个区域的分割,并且保证分割结果的鲁棒性和计算高效性。 展开更多

关键词 多相图像分割 区域标记 水平集 变分模型 交替方向乘子法

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一种基于局部信息的多相脑图分割模型 被引量：4

4

作者 王海军 柳明 《计算机工程》 CAS CSCD 2012年第7期185-187,共3页

针对脑核磁共振成像中灰度不均匀的现象,提出一种基于局部信息的多相脑图分割模型。采用阈值法进行轮廓初始化,利用多相水平集拟合图像的局部信息,从而得到脑灰质、脑白质和脑脊液图像。实验结果表明,该模型能有效地对多相脑图进行分割... 针对脑核磁共振成像中灰度不均匀的现象,提出一种基于局部信息的多相脑图分割模型。采用阈值法进行轮廓初始化,利用多相水平集拟合图像的局部信息,从而得到脑灰质、脑白质和脑脊液图像。实验结果表明,该模型能有效地对多相脑图进行分割,给出准确光滑的目标边界,并且不需要重新初始化。 展开更多

关键词 核磁共振成像 灰度不均匀 多相脑图 水平集 图像分割 重新初始化

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隐式开曲面上多相图像分割的变分模型及算法 被引量：4

5

作者 魏伟波 潘振宽 +1 位作者 崔桂丽 端金鸣 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1359-1366,共8页

提出了一种隐式开曲面上多相图像分割的变分模型并设计了相应的对偶方法和Split Bregman算法。任意拓扑结构的开曲面用符号距离函数的零水平集与二值标记函数的交集表达,曲面上的多区域划分用n-1个二值标记函数划分n个区域的方案,借助... 提出了一种隐式开曲面上多相图像分割的变分模型并设计了相应的对偶方法和Split Bregman算法。任意拓扑结构的开曲面用符号距离函数的零水平集与二值标记函数的交集表达,曲面上的多区域划分用n-1个二值标记函数划分n个区域的方案,借助内蕴梯度、内蕴散度等概念建立了隐式开曲面上多相图像分割的变分模型。在对标记函数交替优化的过程中,通过凸松弛技术将离散标记函数松弛为有界连续函数,从而将原优化问题转化为对不同标记函数的凸优化问题。通过引进对偶变量设计了对标记函数优化的对偶方法,并通过引进辅助变量和Bregman迭代参数设计了对标记函数优化的Split Bregman算法。通过多个数值实验对所提出的模型和算法的正确性及计算效率进行了验证。 展开更多

关键词 多相图像分割 变分模型 隐式开曲面 对偶算法 SPLIT Bregman算法

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基于Potts模型的隐式曲面上的图像分割方法 被引量：4

6

作者 王靖 潘振宽 +1 位作者 郑永果 端金鸣 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2014年第9期2873-2877,共5页

针对隐式曲面上多相图像分割的问题,基于曲面的隐式表达、隐式曲面上的内蕴梯度等概念,将用于平面图像分割的Potts模型推广。首先对于隐式封闭曲面和隐式开放曲面,分别给出Potts模型的推广形式。然后对于传统梯度降方法计算效率低的问题... 针对隐式曲面上多相图像分割的问题,基于曲面的隐式表达、隐式曲面上的内蕴梯度等概念,将用于平面图像分割的Potts模型推广。首先对于隐式封闭曲面和隐式开放曲面,分别给出Potts模型的推广形式。然后对于传统梯度降方法计算效率低的问题,为曲面上的Potts模型设计了Split Bregman算法和对偶方法,并在对偶方法的基础上提出了一种改进的快速算法。多个数值实验结果表明,所提出的曲面上的Potts模型能有效地分割闭/开曲面上的分段常值图像,并且新的改进对偶方法在计算效率方面优于其他两种方法。 展开更多

关键词 POTTS模型 隐式曲面 多相图像分割 改进对偶方法

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基于HSV空间的多相隐写图像阈值分割方法仿真 被引量：3

7

作者 邓秋菊 王宁 钟怡 《计算机仿真》 北大核心 2020年第9期167-170,共4页

针对传统的HSV空间的多相隐写图像阈值分割方法中,普遍存在着图像分割误差较大、图像缺乏层次感、视觉效果模糊等问题。提出基于遗传算法的多相隐写图像阈值分割方法。采用HSV彩色空间对多相隐写图像进行处理,引用离散KL变换,对多相隐... 针对传统的HSV空间的多相隐写图像阈值分割方法中,普遍存在着图像分割误差较大、图像缺乏层次感、视觉效果模糊等问题。提出基于遗传算法的多相隐写图像阈值分割方法。采用HSV彩色空间对多相隐写图像进行处理,引用离散KL变换,对多相隐写图像色调特征和饱和度特征进行变换,使其降维为一维,保留主要图像信息;计算待分割多相隐写图像的颜色粗糙度,根据粗糙度确定图像分割的阈值数量,采用遗传算法搜索最优分割阈值组合,完成多相隐写图像阈值分割。实验结果表明,所提方法图像分割误差较小、图像目标轮廓清晰、视觉效果较为理想。 展开更多

关键词 多相隐写图像 图像阈值分割 遗传算法

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隐式曲面多相图像分割的变分水平集方法 被引量：3

8

作者 王琦 潘振宽 魏伟波 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第12期2202-2208,共7页

基于隐式曲面的水平集表达、隐式曲面上的内蕴梯度概念和图像分割的标记函数方法,建立了隐式曲面上多相图像分割的水平集模型,并设计了相应的Split Bregman方法.首先,将分段常值与光滑平面图像两相分割的Chan-Vese模型推广到隐式曲面上... 基于隐式曲面的水平集表达、隐式曲面上的内蕴梯度概念和图像分割的标记函数方法,建立了隐式曲面上多相图像分割的水平集模型,并设计了相应的Split Bregman方法.首先,将分段常值与光滑平面图像两相分割的Chan-Vese模型推广到隐式曲面上图像分割的变分水平集模型,并根据图像分割的二值标记函数和凸松弛的概念将该模型转化为全局凸优化的极值问题;然后借助n-1个水平集函数划分n个区域的区域特征函数,将隐式曲面上两相图像分割变分模型推广到了多相图像分割,并利用凸优化方法将该模型的变分问题松弛为一系列凸子优化过程.通过引进辅助变量和Bregman迭代参数设计的Split Bregman方法,将每个子优化问题转化为简单的Poisson方程求解和解析的软阈值公式.数值算例结果表明,文中方法在计算效率方面要优于传统的方法. 展开更多

关键词 CHAN-VESE模型 隐式曲面 多相图像分割 变分水平集方法 凸松弛 SPLIT Bregman方法

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图像多相分割的变分水平集方法 被引量：2

9

作者 潘振宽 李华 +1 位作者 魏伟波 郭振波 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第S1期417-419,431,共4页

基于通用的区域模型和通用的区域划分特征函数提出了一种图像多相分割的变分水平集模型,其中区域模型基于图像噪声分布的最大后验概率,特征函数的定义基于水平集函数的Heaviside函数及区域编号的二进制表达。实现了用N个水平集函数划分... 基于通用的区域模型和通用的区域划分特征函数提出了一种图像多相分割的变分水平集模型,其中区域模型基于图像噪声分布的最大后验概率,特征函数的定义基于水平集函数的Heaviside函数及区域编号的二进制表达。实现了用N个水平集函数划分2~N个区域的划分策略。在能量泛函中增加了水平集函数作为符号距离函数的惩罚项,避免了水平集函数重新初始化的过程。相应的演化方程采用半隐式差分格式进行离散,并给出数值算例进行验证。 展开更多

关键词 多相 图像分割 变分方法 水平集方法

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多相图像分割Vese-Chan模型连续最大流方法 被引量：1

10

作者 王洁 潘振宽 +1 位作者 魏伟波 徐子森 《中国图象图形学报》 CSCD 北大核心 2020年第5期926-935,共10页

目的 多相图像分割是图像处理与分析的重要问题,变分图像分割的Vese-Chan模型是多相图像分割的基本模型,由于该模型使用较少的标签函数构造区域划分的特征函数,具有求解规模小的优点.图割(graph cut,GC)算法可将上述能量泛函的极值问题... 目的 多相图像分割是图像处理与分析的重要问题,变分图像分割的Vese-Chan模型是多相图像分割的基本模型,由于该模型使用较少的标签函数构造区域划分的特征函数,具有求解规模小的优点.图割(graph cut,GC)算法可将上述能量泛函的极值问题转化为最小割/最大流问题求解,大大提高了计算效率.连续最大流(con-tinuous max-flow,CMF)方法是经典GC算法的连续化表达,不仅具备GC算法的高效性,且克服了经典GC算法由于离散导致的精度下降问题.本文提出基于凸松弛的多相图像分割Vese-Chan模型的连续最大流方法.方法 根据划分区域编号的二进制表示构造两类特征函数,将多相图像分割转化为多个交替优化的两相图像分割问题.引入对偶变量将Vese-Chan模型转化为与最小割问题相对应的连续最大流问题,并引入Lagrange乘子设计交替方向乘子方法(alternating direction method of multipliers,ADMM),将能量泛函的优化问题转化为一系列简单的子优化问题.结果 对灰度图像和彩色图像进行数值实验,从分割效果看,本文方法对于医学图像、遥感图像等复杂图像的分割效果更加精确,对分割对象和背景更好地分离;从分割效率看,本文方法减少了迭代次数和运算时间.在使用2个标签函数的分割实验中,本文方法运算时间加速比分别为6.35%、10.75%、12.39%和7.83%;在使用3个标签函数的分割实验中,运算时间加速比分别为12.32%、15.45%和14.04%;在使用4个标签函数的分割实验中,运算时间加速比分别为16.69%和20.07%.结论 本文提出的多相图像分割Vese-Chan模型的连续最大流方法优化了分割效果,减少了迭代次数,从而提高了计算效率. 展开更多

关键词 多相图像分割 Vese-Chan模型 凸松弛 连续最大流方法 交替方向乘子方法

原文传递

分段常值多相图像分割的变分水平集方法 被引量：1

11

作者 李忠伟 倪明玖 《中国科学院研究生院学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期750-756,共7页

基于变分水平集方法,建立一种具有噪声去除能力的分段常值多相图像分割模型.该模型能在完成噪声去除的同时完成图像分割,从而缩短针对噪声图像的分割时间;其次,基于十进制数和二进制数转换,构造区域划分的特征函数表达式,从而建立一个... 基于变分水平集方法,建立一种具有噪声去除能力的分段常值多相图像分割模型.该模型能在完成噪声去除的同时完成图像分割,从而缩短针对噪声图像的分割时间;其次,基于十进制数和二进制数转换,构造区域划分的特征函数表达式,从而建立一个新的多相图像分割模型;最后把该多相图像分割模型应用于合成图像和医学图像的分割.实验结果表明,与Chan-Vese模型相比,该模型能更快地提取噪声图像中的目标. 展开更多

关键词 噪声去除 多相图像分割 水平集 特征函数

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多相图像分割的交替凸松弛优化及其Split Bregman算法 被引量：1

12

作者 王丽娅 潘振宽 +3 位作者 魏伟波 刘存良 张志梅 王钰 《山东大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2011年第2期40-45,共6页

变分水平集模型已成为多相图像分割的基本框架,其求解过程通常为计算水平集函数演化方程的稳态解,计算效率不高。为提高计算效率,本研究采用n个水平集函数划分n个区域的分段常值多相图像分割变分模型,将对水平集函数的优化问题转化为对... 变分水平集模型已成为多相图像分割的基本框架,其求解过程通常为计算水平集函数演化方程的稳态解,计算效率不高。为提高计算效率,本研究采用n个水平集函数划分n个区域的分段常值多相图像分割变分模型,将对水平集函数的优化问题转化为对离散的二值水平集函数的优化问题;然后将其转化为凸优化问题,再通过对结果阈值化得到原问题的解,并且本研究设计了相应的Split Bregman算法;最后通过多个平面图像分割实例说明了本文模型与传统模型相比在计算效率上的提升,并且通过三维多相图像分割实例验证了本文方法的有效性。 展开更多

关键词 多相图像分割 变分方法 凸优化方法 SPLIT Bregman算法

原文传递

改进的多相位水平集图像分割模型

13

作者 徐海勇 《浙江海洋学院学报（自然科学版）》 CAS 2007年第2期224-229,共6页

在多相位水平集图像分割模型基础上,改进了模型的缺点,并采用了无条件收敛的LOD算法,数值实验结果表明,该方法是有效的。

关键词 CHAN-VESE模型 水平集 多相位 图象分割 LOD算法

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多相图像分割变分模型的标签函数提升方法

14

作者 董璐璐 宋金涛 +1 位作者 魏伟波 潘振宽 《山东大学学报（工学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期54-68,共15页

针对多相图像分割变分模型的局部极值问题,采用函数提升方法实现模型的全局优化。基于笛卡尔流思想和校准理论,将离散的标签函数提升为二值超水平集函数。利用二值标签函数凸松弛技术,设计标签函数子问题的凸优化方法,通过原-对偶算法... 针对多相图像分割变分模型的局部极值问题,采用函数提升方法实现模型的全局优化。基于笛卡尔流思想和校准理论,将离散的标签函数提升为二值超水平集函数。利用二值标签函数凸松弛技术,设计标签函数子问题的凸优化方法,通过原-对偶算法和投影算法简化计算以提高计算效率。对多幅多相灰度图像和彩色图像进行分割试验,结果表明:所提模型的能量极小值较原模型直接计算结果小得多,与最小值的误差仅为0、0.426%、0.040%等。改进后的方法几乎不依赖初始水平集的设置和试验参数的选择,可以得到全局最小值;所提算法的迭代次数大大减少,计算效率显著提高。 展开更多

关键词 多相图像分割 标签函数 凸优化 函数提升 原-对偶算法 投影算法

原文传递

一个新的基于分段常数水平集方法的多相位图像分割模型

15

作者 冷英华 黄炳家 《微计算机应用》 2008年第5期4-8,共5页

在Mum ford-Shah模型和Yoon Mo Jung等提出的分割模型的基础上,利用分段常数水平集方法,提出了一个新的多相位分割模型。新模型输出一个多相位的分布图象,并可以容易地提取每个单独的相位,有一定的抗噪音能力。利用最速下降算法求解总... 在Mum ford-Shah模型和Yoon Mo Jung等提出的分割模型的基础上,利用分段常数水平集方法,提出了一个新的多相位分割模型。新模型输出一个多相位的分布图象,并可以容易地提取每个单独的相位,有一定的抗噪音能力。利用最速下降算法求解总变差最小化问题。引进了一个函数确定模型中的参数值,加速了算法的收敛速度。数值试验表明新模型有很好的分割效果且能准确地处理含T-交汇的图象。 展开更多

关键词 多相位图象分割 分段常数水平集方法 最速下降算法

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基于C-V模型的肝脏病灶CT图像多相分割

16

作者 徐丹霞 吴效明 +1 位作者 岑人经 罗朝辉 《医疗卫生装备》 CAS 2009年第11期33-35,共3页

目的:研究一种半自动的适用于CT图像中肝脏病变区域比较复杂的图像分割方法。方法:C-V模型和多相水平集相结合的分割方法,C-V模型依靠图像的全局性质使演化曲线最终停留在目标物体的边界,达到分割目标物的目的。多相水平集方法的引入,... 目的:研究一种半自动的适用于CT图像中肝脏病变区域比较复杂的图像分割方法。方法:C-V模型和多相水平集相结合的分割方法,C-V模型依靠图像的全局性质使演化曲线最终停留在目标物体的边界,达到分割目标物的目的。多相水平集方法的引入,使得分割多目标区域成为可能,同时还避免了水平集函数过多而带来的覆盖区域的重叠和真空问题。结果:经过多次迭代,肝脏病变区域的低密度区的癌变区域和高密度区都被很好地分割了出来,实现了分割肝脏复杂区域的目的。结论:各目标区域都能够很好地分割出来,效果较好。 展开更多

关键词 C-V模型 多相水平集 图像分割

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多相水平集协同空间模糊聚类图像多目标分割 被引量：7

17

作者 王雪 李宣平 戴逸翔 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第20期10-15,共6页

图像多目标分割的研究对于机器视觉发展具有重要意义。多相水平集模型(Multiphase level set,MLS)对零水平集函数初始位置和噪声敏感,当初始位置不适宜、噪声较大时无法准确分割多目标。针对上述问题,提出一种多相水平集模型协同空间模... 图像多目标分割的研究对于机器视觉发展具有重要意义。多相水平集模型(Multiphase level set,MLS)对零水平集函数初始位置和噪声敏感,当初始位置不适宜、噪声较大时无法准确分割多目标。针对上述问题,提出一种多相水平集模型协同空间模糊C-均值聚类(Spatial fuzzy C-means,SFCM)的图像多目标分割算法,即SFCM-MLS算法。首先用空间模糊聚类获取图像多目标粗分割结果,然后用粗分割结果定义多相水平集模型的初始水平集函数对图像做精分割。针对人脑磁共振成像(Magnetic resonance imaging,MRI)图像和患有肿瘤的肝脏计算机扫描断层图像多目标分割试验结果表明,与经典多相水平集模型相比,SFCM-MLS算法对初始位置不敏感,提高了图像多目标分割的准确性。 展开更多

关键词 多相水平集空间模糊C-均值聚类协同 多目标分割

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基于相变和似然性的多相图像分割方法 被引量：1

18

作者 刘纯平 CHENFu-HHa +2 位作者 龚声蓉 崔志明 刘全 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第2期375-385,共11页

Sine-Sinc模型是一种基于材料科学中Modica-Mortola物理相变原理的多相图像分割方法.针对该模型分割结果不完全、易受噪声和亮度不均匀性影响的问题,提出了一个改进的Sine-Exp-Gauss多相图像分割模型.基于Sine-Sinc模型,Sine-Exp-Gauss... Sine-Sinc模型是一种基于材料科学中Modica-Mortola物理相变原理的多相图像分割方法.针对该模型分割结果不完全、易受噪声和亮度不均匀性影响的问题,提出了一个改进的Sine-Exp-Gauss多相图像分割模型.基于Sine-Sinc模型,Sine-Exp-Gauss模型用指数函数代替Sine-Sinc模型的Sinc函数,并从分段常数图像假设推广到高斯分布函数图像假设;模型偏微分方程的数值解采用凸函数分裂方法迭代,获得每个相的局部最优解,同时给出一种标准初始化方法使迭代过程易于收敛到理想局部极小值.与Sine-Sinc模型和偏差矫正模型相比,实验结果证明Sine-Exp-Gauss模型在噪声消除和自偏差矫正方面都更加鲁棒. 展开更多

关键词 Sine—Sinc模型 多相图像分割 物理相变 似然性 凸函数分裂

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基于Potts模型的图像分割快速算法

19

作者 王靖 潘振宽 +1 位作者 郑永果 丁洁玉 《计算机应用与软件》 CSCD 2015年第1期206-210,共5页

Potts模型是一种通用的多相图像分割的变分模型,其极值问题需要迭代求解一系列偏微分方程。针对其求解过程计算效率较低的问题,提出一种基于对偶方法的快速算法。采用离散二值标记函数作为特征函数,利用Lagrange乘子法把对特征函数的约... Potts模型是一种通用的多相图像分割的变分模型,其极值问题需要迭代求解一系列偏微分方程。针对其求解过程计算效率较低的问题,提出一种基于对偶方法的快速算法。采用离散二值标记函数作为特征函数,利用Lagrange乘子法把对特征函数的约束加入能量泛函,然后引入对偶变量改写模型中的长度项,利用KKT的条件得到特征函数的二值解以及对偶变量的简单迭代格式。通过数值实验将该方法与梯度降方法、对偶方法和Split Bregman方法进行比较。实验结果表明,该算法的计算效率和分割准确性都高于其他三种方法。 展开更多

关键词 多相图像分割 POTTS模型 变分方法 对偶方法

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