基于模糊隨機(jī)模型的磁共振腦部圖像分割算法研究.pdf_第1頁(yè)
已閱讀1頁(yè),還剩77頁(yè)未讀, 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡(jiǎn)介

1、磁共振(MR)腦部圖像的分割主要包括兩個(gè)方面的內(nèi)容:一是對(duì)正常腦組織的分割,就是要將MR腦部圖像分割為灰質(zhì)、白質(zhì)和腦脊液等組織部分。這是醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)、三維重建和可視化的基礎(chǔ);另一方面就是對(duì)包含有病灶的.MR腦部圖像的分割,即將感興趣的病灶從其它組織中分割出來(lái)。這樣就能夠?qū)Σ≡畹男螤?、邊界、截面面積以及體積等進(jìn)行測(cè)量,并通過(guò)在治療前后對(duì)這些指標(biāo)的測(cè)量和分析,幫助醫(yī)生制定和修改治療方案。 由于人體解剖的個(gè)體差異較大,臨床應(yīng)用對(duì)醫(yī)學(xué)圖

2、像分割的準(zhǔn)確度和算法的執(zhí)行速度要求較高;又由于噪聲、偏移場(chǎng)效應(yīng)和部分容積效應(yīng)等對(duì)圖像的影響,使得已有的分割算法遠(yuǎn)未達(dá)到理想的效果。因此,MR腦部圖像的分割一直是醫(yī)學(xué)圖像處理和分析的熱點(diǎn)研究問(wèn)題。 醫(yī)學(xué)圖像的部分容積效應(yīng)和有些組織區(qū)域的不確定性,決定了醫(yī)學(xué)圖像的模糊性。基于模糊理論的圖像分割算法將模糊概念引入到圖像分割算法中,用隸屬度表示像素占各種“純組織”部分容積的比例。這已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于MR.腦部圖像的分割中,其中最具代表性的

3、算法就是模糊C-均值聚類算法(FCM)。但傳統(tǒng)的FCM聚類算法是一種僅利用灰度信息的聚類算法。它未考慮相鄰像素之間相關(guān)性,未能利用圖像的空間信息,在分割低信噪比圖像時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的偏差。 基于馬爾可夫場(chǎng)(MRF)模型的圖像分割算法,是一類重要的圖像分割算法。該類算法利用了圖像空間的相關(guān)信息作為先驗(yàn)知識(shí),運(yùn)用Gibbs場(chǎng)和最大后驗(yàn)概率(MAP)實(shí)現(xiàn)圖像分割,能夠有效地對(duì)迭加了噪聲的低信噪比圖像進(jìn)行分割。但基于MRF模型的分割算法也存

4、在一些問(wèn)題,例如不能有效地處理圖像的模糊性、存在過(guò)分割現(xiàn)象、參數(shù)估計(jì)困難等。 本文深入研究了基于模糊理論和基于MRF模型的圖像分割算法,主要取得下列成果:(1)針對(duì)FCM算法存在的問(wèn)題,提出了一種能夠合理利用空間信息的改進(jìn)的FCM算法;(2)將模糊理論和MRF結(jié)合,提出了一種模糊MRF模型,并對(duì)模型的建立、參數(shù)估計(jì)和優(yōu)化方法進(jìn)行了深入的研究;(3)研究了多發(fā)性硬化癥病灶的分割算法,分別提出了一種基于模糊連接度和一種基于MRF模型

5、的多發(fā)性硬化癥病灶的分割算法;(4)研究了基于非齊次MRF模型的圖像分割算法,并提出了一種用模糊連接度對(duì)非齊次MRF進(jìn)廳參數(shù)估計(jì)的方法。這些方法在提高圖像分割的精度和魯棒性等方面具有顯著的效果。 第二章根據(jù)MR腦部圖像真實(shí)的灰度值具有分片常數(shù)的特性,按照合理利用圖像空間信息的原則,提出了一種基于隸屬度光滑約束的FCM聚類算法。在傳統(tǒng)FCM的目標(biāo)函數(shù)中增加了使隸屬度趨向于分片光滑的約束項(xiàng),提出了新的目標(biāo)函數(shù),得到了新的數(shù)學(xué)規(guī)劃問(wèn)題

6、,并運(yùn)用Lagrange乘數(shù)法,得到了該規(guī)劃問(wèn)題的解。以此提出了一種FCM聚類算法的改進(jìn)算法。通過(guò)對(duì)模擬和臨床MR腦部圖像的分割實(shí)驗(yàn),表明該算法在分割被噪聲污染的圖像時(shí),比傳統(tǒng)的FCM算法及其改進(jìn)算法等多種圖像分割算法具有更精確的圖像分割能力,并且運(yùn)算簡(jiǎn)單、運(yùn)算速度快、穩(wěn)健性好。 第三章分析了基于模糊理論和基于MRF模型的圖像分割算法各自的優(yōu)勢(shì)和存在的問(wèn)題。在傳統(tǒng)MRF模型的基礎(chǔ)上,引入模糊概念,建立了一種模糊MRF模型,并運(yùn)用

7、MAP方法將圖像的分割問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)數(shù)學(xué)規(guī)劃問(wèn)題。通過(guò)對(duì)該規(guī)劃問(wèn)題的求解,得到了圖像像素對(duì)不同組織的隸屬度計(jì)算方法,提出了一種高效、無(wú)監(jiān)督的圖像分割算法,從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)MR腦部圖像的精確分割。通過(guò)對(duì)模擬MR腦部圖像和臨床MR腦部圖像分割實(shí)驗(yàn),表明該基于模糊MRF模型的圖像分割新算法比基于傳統(tǒng)MRF模型的圖像分割算法和模糊C-均值等圖像分割算法能夠更精確地分割圖像。 第四章和第五章研究了多發(fā)性硬化癥病灶的分割方法。多發(fā)性硬化癥是一種

8、嚴(yán)重威脅中樞神經(jīng)功能的疾病,對(duì)其病灶的分割方法研究正受到越來(lái)越多的關(guān)注。但由于實(shí)際的臨床圖像存在較嚴(yán)重的不確定噪聲、不均勻性以及多發(fā)性硬化癥病灶表現(xiàn)復(fù)雜等原因,使得現(xiàn)有的算法的分割效果不盡人意。 第四章將多發(fā)性硬化癥的MR成像特點(diǎn)和解剖性質(zhì)做為先驗(yàn)知識(shí),提出了一種基于模糊連接度的多發(fā)性硬化癥病灶的分割算法。模糊連接度用模糊關(guān)系描述了圖像中兩個(gè)像素之間的關(guān)聯(lián)程度。通過(guò)選取種子像素,運(yùn)用像素間的模糊連接度進(jìn)行增長(zhǎng)區(qū)域,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)病灶

9、的分割。但基于模糊連接度的分割算法需要人工選擇種子點(diǎn),這樣就制約了該方法的應(yīng)用。本章提出了一種實(shí)現(xiàn)種子像素自動(dòng)選取的方法,實(shí)現(xiàn)了多發(fā)性硬化癥病灶的自動(dòng)分割。作為多發(fā)性硬化癥病灶分割的預(yù)處理,針對(duì)FLAIR MR腦部圖像的特征,還巧妙地提出了一種基于區(qū)域增長(zhǎng)方法的腦部組織提取算法,能夠自動(dòng)地去除頭骨、頭皮等非腦部組織。通過(guò)對(duì)臨床患者FLAIR MR圖像的分割實(shí)驗(yàn),表明該分割算法能夠比較準(zhǔn)確地分割多發(fā)性硬化癥病灶,其分割效果明顯好于FCM聚

10、類算法和基于MRF的分割算法。該算法還具有無(wú)監(jiān)督、運(yùn)算速度快、穩(wěn)健性好等優(yōu)點(diǎn),能夠應(yīng)用于多發(fā)性硬化癥的臨床輔助診斷。 第五章提出了一種基于MRF模型,利用了多發(fā)性硬化癥形態(tài)學(xué)特性的多發(fā)性硬化癥病灶的分割算法。首先運(yùn)用基于MRF模型的分割算法和區(qū)域增長(zhǎng)法,分割出腦白質(zhì)所包圍的區(qū)域。然后對(duì)腦白質(zhì)所包圍的區(qū)域再次分割,就實(shí)現(xiàn)了對(duì)MR腦部圖像的多發(fā)性硬化癥病灶分割。通過(guò)對(duì)多發(fā)性硬化癥模擬和臨床T<,2>加權(quán)MR腦部圖像的分割實(shí)驗(yàn),表明該

11、算法能夠比較準(zhǔn)確地分割多發(fā)性硬化癥病灶,并且具有穩(wěn)健性好等優(yōu)點(diǎn),能夠應(yīng)用于多發(fā)性硬化癥的臨床輔助診斷。 第六章提出了一種基手非齊次MRF的圖像分割算法,并運(yùn)用模糊空間元素的模糊連接度模型,估計(jì)非齊次MRF中控制像素對(duì)空間信息依賴程度的參數(shù),改進(jìn)了傳統(tǒng)的基于MRF模型的圖像分割算法。在傳統(tǒng)的基于MRF模型的圖像分割算法中,總是假設(shè)對(duì)應(yīng)的MRF具有齊次性,即像素對(duì)空間信息的依賴程度與其空間位置無(wú)關(guān)。由于圖像中不同位置的像素對(duì)空間信息

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 眾賞文庫(kù)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論