翁桂荣

发布时间:2026-02-18浏览次数:73

图像处理、数据处理、神经网络。


关于图像分割:  

  图像分割:基于区域图像分割算法的兴起已经十多年了,图像分割特别是医学影像经常出现灰度不均匀现象,因此,分割仍然困难。


 当前图像分割的热点有二个:一是偏场矫正理论--传统方法;二是用深度学习方法,此模型需要一个强大的数据库(几万-十万张同类的图库),阿里的马云进入此领域不久并取得有效成果(冠脉MR image 分割)。


 目前(2018-2020)我们研究用下面的偏场矫正理论对图像进行分割:

对于图像分割中的灰度不均匀性问题,我们认为,可以将观察到的图像I(x)描述成一种合成图像模型,该模型将灰度不均匀性分解为图像的一个分量。我们可以将灰度不均匀性与真实图像内稟成分(intrinsic component)特性的乘法模型。因此,图像可以被建模为:

I(x)=J(x)*b(x)+n(x)(1)

其中,J是真实图像,b是灰度不均匀的分量,n是附加噪声。

假定b偏场(或阴影图像)为缓慢变化的(X-ray image, MR image),且真实图像J反映了图像对象的内稟(intrinsic)物理特性,因此,在局部区域内,可以将J(X)假定为拟合常数。

计算出公式中的b(x)J(x)的最佳估计值,就能找出目标对象的轮廓线。

但是,由于是b*J是乘法模型,在局部区域内,计算偏场b及拟合常数J需要大量的运行开销(大量的卷积运算),另外,其模型对光照不均、较强噪声、弱信号等是比较敏感的。

    我们的创新方法是:预先在迭代计算前,快速找出局部区域的拟合偏场b的估计值by或者拟合常数J的估计值Jy,这样b*J就转换为by*Jb*Jy模型。新的模型就成为一种加性形式,大大简化了计算开销,另外预估计值如果有误差,模型会通过另一个参数自行调整,使得总误差趋于零(I-by*J-->0I-b*Jy-->0)。通过我们前期研究,目前找到局部区域模糊C聚类估计出by的方法,解决了光照不均、较强噪声、弱信号对分割的影响,并发表在Neurocomputing,2019等国际刊物上。但我们认为还可以进一步提高其效率及鲁棒性,例如找出高效的by计算方法,还有如何计算估计值Jy的方法等。

    另外一个问题,传统的主动轮廓模型中的长度项及规则项严重影响系统的鲁棒性,特别是长度项,因此,我们提出创新方法来改善之,部分验证已经发表在Signal Processing,2019等刊物上。长度项的功能是平滑轮廓线及消除虚假的小目标,保证轮廓线有效到达分割目标边界,我们提出用类似于局部区域滤波方法达到此目的。而规则项的功能是保持轮廓线在过零处的有足够的敏感性,同时其他区域保持一定的距离并符号相反,目前我们已经设计出几种函数满足其要求,但要实验去证明其有效性。

例如:冠动脉, 心脏, MR image,Ultrasound image, X-ray image, Fluorescence image 等。



1、Bin Dong, Ri Jin, Guirong Weng * . Active contour model based on local bias field estimation for image segmentation [J]. Signal Processing: Image Communication.(SCI 二). https://doi.org/10.1016/j.image.2019.07.001. (2018年九月入学的硕士研究生,20195月投稿,7月录用并正式发表)Volume 78, 2019, Pages 187-199.

 2、Ri Jin, Guirong Weng *. A robust active contour model driven by pre-fitting bias correction and optimized fuzzy c-means algorithm for fast image segmentation[J]. Neurocomputing (SCI 二区 Top ,2019年4月投稿,6月录用并在线发表). Volume 359, 24, 2019, Pages 408-419. DOI:10.1016/j.neucom.2019.06.019.

3、Dong Bin,Weng Guirong. Active contour model driven by Self Organizing Maps for image segmentation,Expert Systems With Applications, 177 (2021) 114948,SCI 一区 ToP.



2020年,我们研究加性偏场矫正理论对图像进行分割(首次提出):

对于图像分割中的灰度不均匀性问题,我们认为,可以将观察到的图像i(x)=logI(x)描述成一种合成图像模型,该模型将灰度不均匀性分解为图像的一个分量。我们可以将灰度不均匀性与边结构的反射图像加法模型。因此,图像可以被建模为:

i(x)=r(x)+b(x)+n(x)  (2)

其中,r是边的反射图像,b是加性灰度不均匀的分量,n是附加噪声。

1、Weng Guirong, Dong Bin. A Level Set Method Based on Additive Bias Correction for Image Segmentation. Expert Systems With Applications, 2021.115633. SCI 一区 ToP。