基于變分水平集方法的CT肝臟圖像分割與三維重建.pdf

1、摘要醫(yī)學圖像多相分割與多器官的三維重建在計算機輔助診斷及虛擬手術中有著重要的應用，但由于醫(yī)學圖像本身的復雜性和多樣性，經典的圖像分割技術無法滿足實際需求。本文對平面上多相圖像的變分水平集方法進行了研究，針對水平集方法計算效率上的不足應用了三種快速分裂投影方法：快速分裂對偶投影方法、分裂Bregman投影方法、分裂增廣Lagrangian投影方法。首先，在處理總變分項時，通過分裂方法引入輔助變量，將原能量泛函引起的非線性算子計算問題轉化為

2、簡單的線性算子，并將復雜的約束方程轉化成為簡單的代數約束方程，從而避免了在泛函中額外增加復雜懲罰項計算的問題，使得計算更加簡便，提高了計算效率，并將投影方法加入到水平集的演化過程中，這樣既保持了符號距離函數固有的特性，并且又可以跟蹤水平集拓撲結構的變化。其次，借助符號距離函數和水平集的特性，避免了水平集函數的再一次初始化操作，降低了初始輪廓線對分割結果的影響。同時借助非線性各向異性濾波，對結構復雜的肝臟圖像進行處理，在平滑噪聲的同時保持

3、圖像的邊緣特征。與傳統(tǒng)方法相比，所給出的快速算法分割結果較好，計算效率較高。最后，在得到多相圖像分割變分水平集通用模型后，利用通用算法設計及編程實現(xiàn)，給出了多相圖像分割變分水平集模型的快速分裂對偶投影方法，分裂Bregman投影方法和分裂增廣Lagrangian投影方法的具體公式及計算步驟，并以肝臟腫瘤CT圖像為例進行了多相分割與三維重建。關鍵詞：多相分割；變分水平集方法；肝臟圖像；邊緣特征；分裂增廣拉格朗日投影法；三維重建目錄第一章緒

4、論111研究目的及意義112國內外研究現(xiàn)狀2121傳統(tǒng)圖像分割研究現(xiàn)狀一2122變分水平集方法研究現(xiàn)狀。3123醫(yī)學圖像分割與三維重建613本文的主要工作7第二章變分水平集方法及圖像分割中的基礎模型921變分水平集方法922變分圖像分割的基礎模型11221兩相圖像區(qū)域的分割變分模型11222無需重新初始化的變分水平集模型13223多相圖像區(qū)域的分割變分模型14第三章基于ChanVese模型的分割算法及實驗結果1931梯度降方法2032分

5、裂對偶投影方法2233分裂Bregman投影方法2334分裂增廣Lagrangian投影方法2435圖像分割及實驗結果25351兩相圖像分割及實驗結果25352多相圖像分割及實驗結果27第四章多相圖像分割在醫(yī)學肝臟CT圖像中的應用3241醫(yī)學肝臟CT圖像分割3242肝臟CT分割及實驗結果32421CT斷層肝臟圖像平滑處理32422兩個水平集的肝臟圖像實驗結果與分析34423三個水平集的肝臟圖像實驗結果與分析3643肝臟三維重建結果37第