Joumal of Computer Applications
计算机应用,
20
日,
33(
4):
1092
-1095
ISSN
1001-9081
CODEN JYIIDU
2013-04-01
http://www.joca.cn
文章编号
:1001-9081(2013)04-1092-04
doi:l0.3724/SP.J.I087.2013.01092
结合全局和双核局部拟合的活动轮廓分割模型
赵杰,祁永梅,潘正勇
(河北大学电子信息工程学院,河北保定
071000)
(
*通信作者电子邮箱
710330860@
qq.
com)
摘
要:针对可缩放区域拟合
(RSF)
模型对初始轮廓敏感的缺点,提出了一种结合全局和局部图像信息的变分水
平集活动轮廓模型。该模型设计了一个灰皮域上的核函数,将其与
RSF
模型空域核的线性组合作为局部能量项,弥
补了采样权值仅与空间距离有关的缺陷,提高了分割精度;构造了带有自适应全局指示函数的面积项,作为全局拟合
力,提高了模型的收敛速度且避免陷入局部极小值;使用了高斯滤泼方法,规则水平集函数,使其保持光滑,并避免了
复杂的重新初始化过程。实验结果表明,该模型初始化灵活,对灰皮不均匀图像有很好的分割效采。
关键词:图像分割;活动轮廓模型;水平集函数;灰皮不均;初始轮廓线
中图分类号:
T
P3
9
1.
41
文献标志码
:A
Active contour segmentation model of combining global and dual-core local fitting energy
ZHAO
Jie
"
QI
Y
ongmei
,
PAN
Zhengyong
( College 01
Electronic
α
nd
lnformation Engineering, Hebei University, Baoding Hebei
071000
, China)
Abstract:
As
the Region-Scalable Fitting
(RSF)
model is sensitive
to
the location of initial curve, an active contour
model combining global and local image information in a variational level set formulation was proposed in this paper. The local
energy item was defined as a linear combination of the RSF model and our model by taking domain and range kemel functions
into account
, which made up for the defects that sampling weights were only related
to
spatial distance and improving the
accuracy of segmentation.
Al
so
, it constructed an adaptive area term by introducing a global indicating function as a global
intensity fitting force, which can speed up the convergence of the proposed model and can also avoid being trapped into local
minima. In the numerical calculation
, Gaussian filtering
was
utilized
to
regularize the level set function, which can ensure its
smoothness and eliminate the requirement of re-initialization.
Th
e experimental results show that the proposed mod
e1
allows
flexible initialization, and it can achieve desirable res
uI
ts when being applied
to
ima
吕
es
with inhomogeneous intensity.
Key
words:
image segmentation; active contour model; level set function; intensity inhomogeneity; initial contour
0
引言
活动轮廓模型在图像分割领域得到了广泛的应用,依据
约束条件的不同,将其分为两大类:基于边界
[1
-4]
和基于区域
的活动轮廓模型
[5
-8]
。基于边界的活动轮廓模型通过构造一
种边界指示函数,使演化曲线在目标边界停止演化。此类模
型可较好地运用于强目标边界图像的分割,但对于弱边界图
像,由于仅依赖于图像梯度,容易跨过边界,发生"泄漏"现
象。基于区域的活动轮廓模型克服了对梯度信息的依赖,采
用图像区域统计信息构造驱动力,因此能较好地分割弱边界
的图像。在众多基于区域的活动轮廓模型中,
CV
(Chan-
Vese)
模型具有计算复杂性低、有全局分割能力、对初始化不
敏感的优点,但同时也有不能分割灰度分布不均匀图像的缺
点。
Li
等提出了局部二值拟合模型
[9
-
IO]
该模型利用图像的
局部信息控制轮廓线演化,能够解决灰皮非均匀性给图像分
割带来的问题。但是,可缩放区域拟合(
Region-Scalable
Fitting ,
RSF)
模型的局部特性使得该模型对初始轮廓曲线的
位置较为敏感,且容易陷入局部极小。同时,
RSF
模型由于核
带宽不变,采样权值仅与空间距离相关而与图像灰度信息元
关,因此,对图像空间尺度不一的局部结构不存在区分度,使
得选取全局适用的核带宽难度较大。为了克服初始化敏感的
不足,
Wang
等川提出了一种利用全局和局部强度拟合信息
的活动轮廓模型,该模型能够在一定程度上降低活动轮廓曲
线对初始位置的敏感性,同时增大了活动轮廓曲线收敛到非
均匀目标边界的难度,增加了迭代次数,并且该模型的全局强
度拟合能量项固定,没有自适应性。
为克服上述活动轮廓模型的不足,提出了一种结合全局
和局部图像信息的变分水平集活动轮廓模型。首先,设计了
-个灰度域上的核函数,采用其与
RSF
模型的空域核的一个
线性组合作为局部能量项,提高了分割精度;然后,构造以自
适应的全局指示函数为权重的面积项,作为全局拟合力,提高
了模型的收敛速度;最后利用高斯滤波方法实现水平集函数
的正则化,保证了演化的稳定性。
1
相关工作
1.1
CV
模型
CV
模型
[5]
是
Chan
和
Vese
提出的一种元梯度活动轮廓
模型,它是一种简化的
MS
模型,以二相分割为例,其模型的
能量泛函方程为:
E
CV
=
λ1
ffn
II(x
,
y)
- C
1
1
2
H(
ψ)
由命+
λ
2ffn
lJ
(x
,
y)
- c
2
1
2
(1
-
H(
伊)
)由句
(1)
收稿日期
:2012-10-18
;修回日期
:2012-11-22
。
基金项目:河北省卫生厅科研基金资助项目
(20120395)
。
作者简介:赵杰(1
969
- )
,男,河北沧州人,教授,博士,主要研究方向:图像处理;
祁永梅
(1987
一)
,女,河北部郭人,硕士研究生,主要研
究方向:图像处理;
潘正勇(1
987
一)
,男,河北邢台人,硕士研究生,主要研究方向:图像处理。