基于主动轮廓模型颅内脑干图像分割方法研究

【摘要】随着信息与科学技术的迅速发展,在各个工程技术领域(如军事、医学等)中出现了大量的数字图像(如造影图像、遥感图像等),如何从大量的图像信息中提取出有用信息成为了图像处理技术的一个重要研究热点。大脑是人体的重要器官,其中颅内脑干的功能主要是维持个体生命,包括心跳、呼吸、消化等重要生理功能,均与脑干的功能有关。因此研究颅内脑干区域的分割技术对于颅内脑干三维重建、脑干毗邻血管、神经的研究以及临床脑部疾病的诊断均有着重要意义。水平集方法是一种重要的基于偏微分方程的图像分割方法,其主要思想是采用更高维的空间进行曲线演化,可以很好的处理曲线的分裂和合并,可以通过能量泛函最小化来获得水平集函数的演化偏微分方程,此方法也称为变分水平集法。本文以水平集理论为基础,首先介绍图像分割的经典方法及水平集的相关数学理论,重点研究了几个比较经典的主动轮廓模型,分析了各个模型的适用场合及优缺点。本文针对Li模型的边界指示函数进行了相应的改进,提高了模型的演化速度。通过大量试验研究边界水平集模型和区域水平集模型,发现仅仅利用区域信息,不能精确定位图像目标的边界,仅仅利用边界信息,模型的抗噪性能和速度有一定的欠缺,因此充分利用边界信息和区域信息不但可以更准确的定位边界,还可以提高模型的速度和抗噪性能。因此本文融合了基于边界和区域的水平集模型的优点,提出了一种基于边界和区域的混合模型(简称DR-CV模型)。DR-CV模型充分利用了图像的边界信息和区域信息,具有对初始轮廓位置不敏感、抗噪能力强、分割速度快、边界定位准确等优点。通过把新模型应用到颅内MRI和血管增强CT复杂图像的脑干分割中,并与其它方法对比发现DR-CV模型分割效果最好,且在模型的速度、边界定位的准确性、抗噪能力方面都有一定的优势,通过求取颅内MRI病例中随机八张病例的脑干DSI(分割相似系数),实验结果都在90%以上,DSI平均值为95.32%,可见分割效果较好,为对颅内脑干三维重建的进一步研究奠定了基础。
【作者】周聃；
【导师】黄英；
【作者基本信息】广东工业大学，控制理论与控制工程，2014，硕士
【关键词】图像分割；脑干分割；变分水平集；DR-CV模型；

【参考文献】
[1]刘美荣.基于儿童交往空间的南方少年宫建筑设计研究[D].华南理工大学,建筑学（专业学位）,2012,硕士.
[2]陶家乐.基于场所精神理论的大庆明湖滨水景观设计研究[D].中央美术学院,设计艺术学,2013,硕士.
[3]陈勿力吉玛.纤维素降解微生物的富集、分离及其降解特性分析[D].内蒙古农业大学,生物工程,2013,硕士.
[4]杨斌.黑龙江移动LTE接入工程项目进度计划与控制研究[D].吉林大学,项目管理,2014,硕士.
[5]朱甜甜.鄂西乡村聚落景观文化对新农村建设规划的启示研究[D].湖北工业大学,艺术设计（专业学位）,2013,硕士.
[6]邢鹏.我国电视体育专题节目研究[D].东北师范大学,新闻学,2012,硕士.
[7]林晨星.论我国民间借贷的法律规制[D].中南民族大学,法律,2013,硕士.
[8]牛牛.从视觉层面研究星级酒店室内装饰材料的表现与应用[D].安徽工程大学,设计艺术学,2012,硕士.
[9]张潮.XG958装载机前后车架优化设计及动力学分析[D].沈阳工业大学,机械电子工程,2013,硕士.
[10]张芳.平顶山市八中高一年级英语学习困难问卷调查及应对措施[D].华中师范大学,学科教学论,2003,硕士.
[11]陈云明,梁一民,程积民.黄土高原林草植被建设的地带性特征[J].植物生态学报,2002,03:339-345.
[12]王静波.syndecan-1及survivin对人视网膜色素上皮细胞的作用[D].第四军医大学,眼科学,2004,硕士.
[13]滕菲.飞利浦iCT的Portal工作站与EBW工作站在图像后处理的对照研究[D].吉林大学,临床医学,2013,硕士.
[14]杨前进.设备维护与过程监控的集成信息系统应用技术研究[D].机械科学研究院,2003.
[15]徐晓风.商业保险公司参与农村合作医疗研究[D].中南林业科技大学,农村与区域发展,2013,硕士.
[16]王戎.电信运营商综合账务系统的设计与实现[D].黑龙江大学,软件工程,2012,硕士.
[17]陈龙.我国警察人权意识调查研究[D].南昌大学,政治学理论,2014,硕士.
[18]叶方德.考虑离散性的导电聚合物电导率的计算[D].郑州大学,凝聚态物理,2013,硕士.
[19]陈玉兰.CRM及其与ERP的整合研究[D].南京理工大学,2004.
[20]鄢志伟.重型颅脑损伤并发创伤性脑梗死的相关危险因素分析[D].广州医科大学,外科学（专业学位）,2014,硕士.
[21]刘治民.藏药榜嘎、榜那的资源调查和药用合理性评价[D].北京中医药大学,中药生药学,2013,硕士.
[22]周晟.基于扫描链重排序的低功耗测试方法研究[D].湖南大学,软件工程,2012,硕士.
[23]见国.我国基层公务员转任的法制化建构[D].中国社会科学院研究生院,行政法（专业学位）,2014,硕士.
[24]曹俊男.我国钢铁企业绩效评价研究[D].西安建筑科技大学,会计学,2013,硕士.
[25]姜钟平,刘腾飞.量化非线性控制——综述(英文)[J].自动化学报,2013,11:1820-1830.
[26]王子臣.海州盐务变迁研究[D].河北大学,中国近现代史,2014,硕士.
[27]宋蔓蔓.基于重复博弈的机会网络节点协作研究[D].新疆大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[28]武姗.美国城市教师驻校模式研究[D].河北师范大学,教育学原理,2012,硕士.
[29]王素梅.非现场审计的理论框架研究[J].财会通讯(学术版),2005,12:57-59.
[30]陈怡静.大电网短路电流限制措施研究[D].浙江大学,2008.
[31]布丽榛.论莫言小说的民间性[D].河北师范大学,中国现当代文学,2012,硕士.
[32]王丽丽.四阶微分方程两点边值问题的正解[D].东北大学,基础数学,2010,硕士.
[33]张红林.土地督察对土地违法状况的影响效果研究[D].华中科技大学,土地资源管理,2013,硕士.
[34]牛敬飞.明代北岳信仰转移及其军事背景[J].宗教学研究,2015,01:250-257.
[35]张晓阁.初盛唐“代言体”诗歌研究[D].陕西理工学院,中国古代文学,2014,硕士.
[36]胥桂仙,朴泰雄,杨丹丹,徐小博,高旭.中文文本挖掘中最长频繁序列的发现算法[J].中央民族大学学报(自然科学版),2004,01:36-42.
[37]丛东亮.锶原子束二维准直研究以及互组跃迁荧光探测器研制[D].中国科学院研究生院（国家授时中心）,天体测量与天体力学,2013,硕士.
[38]宋盼盼.三维弹性体入水动力学数值仿真研究[D].中北大学,火炮、自动武器与弹药工程,2014,硕士.
[39]刘斌.油画风景写生和油画风景创作的关系研究[D].广西师范大学,美术学,2013,硕士.
[40]吴为.知识经济与会计[D].北京林业大学,林业经济管理,2003,硕士.
[41]魏伟.我国循证社区矫正研究[D].燕山大学,诉讼法学,2013,硕士.
[42]夏利红.钾对猕猴桃果实耐贮性的影响及其生理机制的研究[D].湖南农业大学,果树学,2004,硕士.
[43]张丽丽.单分散碱式硫酸镁晶须的制备及分散性研究[D].沈阳理工大学,材料学,2013,硕士.
[44]侯知军.新疆地区商周时期出土动物装饰器物研究[D].吉林大学,考古学及博物馆学,2014,硕士.
[45]李亚男.顾客导向的中高档饭店服务创新研究[D].浙江大学,2006.
[46]骆念荣.社会自治组织行政主体地位研究[D].安徽大学,宪法与行政法学,2013,硕士.
[47]龚晓薇.游戏美学理论及其在教育实践中的应用[D].西南大学,美学,2014,硕士.
[48]陈锐.7050铝合金热变形特性及轧制工艺的研究[D].重庆大学,材料科学与工程,2014,硕士.
[49]胡建德,王光锷,陈乐寿,李维敏.大地电磁场二维正演计算中若干问题的讨论[J].石油地球物理勘探,1982,06:47-55+65.
[50]张磊.基于Qt开发环境的二维参数论证系统[D].中国地质大学（北京）,计算机技术,2013,硕士.