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LEVEL SET METHODS BASED ON DISTANCE FUNCTION
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作者 王德军 唐云 +1 位作者 于洪川 唐泽圣 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 SCIE EI 2003年第8期950-960,共11页
Some basic problems on the level set methods were discussed, such as the method used to preserve the distance junction , the existence and uniqueness of solution for the level set equations. The main contribution is t... Some basic problems on the level set methods were discussed, such as the method used to preserve the distance junction , the existence and uniqueness of solution for the level set equations. The main contribution is to prove that in a neighborhood of the initial zero level set, the level set equations with the restriction of the distance function have a unique solution, which must be the signed distance function with respect to the evolving surface. Some skillful approaches were used: Noticing that any solution for the original equation was a distance function, the original level set equations were transformed into a simpler alternative form. Moreover, since the new system was not a classical one, the system was transformed into an ordinary one, for which the implicit function method was adopted. 展开更多
关键词 level set methods distance function existence and uniqueness of the solution
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INTERACTION OF A SOLITARY WAVE AND A FRONT STEP SIMULATED BY LEVEL SET METHOD
2
作者 谢伟松 陶建华 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 SCIE EI 2000年第7期761-766,共6页
As a new method, the Level Set method had been developed to compute the interface of two-phase flow. The basic mathematical theory and the detailed method to solve the free surface hydrodynamic problem had been invest... As a new method, the Level Set method had been developed to compute the interface of two-phase flow. The basic mathematical theory and the detailed method to solve the free surface hydrodynamic problem had been investigated. By using the Level Set method, the transformation of a solitary wave over a front step was simulated. The results were in good agreement with laboratory experiments. 展开更多
关键词 level set method distance function solitary wave front step
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用Level Set算法模拟孤立波与前台阶的相互作用 被引量:1
3
作者 谢伟松 陶建华 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2000年第7期686-692,共7页
进一步研究了Level Set方法的数学基础 ,研究了求解有自由水面水动力学问题的具体方法· 并在此基础上 ,对孤立波与前台阶相互作用这一问题进行了计算及研究 。
关键词 level-set方法 孤立波 前台阶 相互作用 水动力
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基于非零水平集保凸算法的左心室MRI分割
4
作者 李季 刘艾汶 秦柳 《山东大学学报(理学版)》 北大核心 2025年第7期32-47,共16页
心脏左心室分割临床应用要求是分割的左心室保持凸形且包含左心室腔、小梁和乳头肌,提出一个包含改进距离正则项和非零水平集保凸项的心脏核磁共振成像分割模型,其利用水平集轮廓的曲率来保持凸性,从而使轮廓最终演化为凸形。使用ACDC M... 心脏左心室分割临床应用要求是分割的左心室保持凸形且包含左心室腔、小梁和乳头肌,提出一个包含改进距离正则项和非零水平集保凸项的心脏核磁共振成像分割模型,其利用水平集轮廓的曲率来保持凸性,从而使轮廓最终演化为凸形。使用ACDC MICCAI 2017数据集进行模型评估,该模型在心脏舒张末期和收缩末期阶段的平均Dice系数分别为0.961和0.936,平均豪斯多夫距离分别为4.89和5.79。同时该模型无需对训练数据进行人工标注和学习,分割精度和鲁棒性均可以达到与基于深度学习的左心室分割模型相同的分割性能。 展开更多
关键词 非零水平集 保凸 水平集方法 左心室分割 距离正则化 双阱势函数
原文传递
基于Mumford-Shah模型的快速水平集图像分割方法 被引量:125
5
作者 李俊 杨新 施鹏飞 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第11期1175-1183,共9页
该文对Chan-Vese提出的基于Mumford-Shah模型的水平集分割图像的算法做了两方面的改进:首先改进了C-V方法的偏微分方程,使得C-V方法可以快速计算出全局最优分割;其次,采用源点映射扫描方法来快速计算符号距离函数,克服了常规水平集方法... 该文对Chan-Vese提出的基于Mumford-Shah模型的水平集分割图像的算法做了两方面的改进:首先改进了C-V方法的偏微分方程,使得C-V方法可以快速计算出全局最优分割;其次,采用源点映射扫描方法来快速计算符号距离函数,克服了常规水平集方法中构造符号距离函数计算量大的缺点,并结合该文所提出的基于快速步进法生成符号表的方法,进一步提高了计算稳定性.两方面的改进提高了计算的速度和分割效果,试验统计结果显示,对于512×512的大幅图像,一般只需要10次左右的迭代就可以得到最优的分割效果.对合成图像、生物医学图像的分割结果表明了本文方法的稳健、快速. 展开更多
关键词 MUMFORD-SHAH模型 图像分割 水平集方法 符号距离函数 图像处理 计算机视觉
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用于图像分割的自适应距离保持水平集演化 被引量:57
6
作者 何传江 李梦 詹毅 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第12期3161-3169,共9页
Li等人提出的距离保持水平集方法有传统变分水平集方法不具备的许多优点,然而,它有初始曲线必须包围目标物体或完全置于目标物体内部或外部的缺点.提出一种自适应距离保持水平集方法,它无须初始曲线包围目标物体或完全置于目标物体内部... Li等人提出的距离保持水平集方法有传统变分水平集方法不具备的许多优点,然而,它有初始曲线必须包围目标物体或完全置于目标物体内部或外部的缺点.提出一种自适应距离保持水平集方法,它无须初始曲线包围目标物体或完全置于目标物体内部或外部,即初始曲线可以置于图像的任何地方.它能够解决原方法所不能解决的一些图像分割问题,例如,能够从任意选取的一条初始曲线出发自动检测目标物体的内外轮廓,检测多目标物体以及深度凹陷区域的边缘,并能较好地提取目标物体的弱边界.对几幅具有不同目标边界形态的合成图像和自然图像进行了实验,结果都取得了预期的分割效果. 展开更多
关键词 图像分割 几何活动轮廓模型 水平集方法 距离保持水平集方法 偏微分方程
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水平集方法中符号距离函数快速重构 被引量:13
7
作者 肖昌炎 赵永明 +1 位作者 张素 陈亚珠 《信号处理》 CSCD 2003年第6期551-555,共5页
符号距离函数重构是水平集方法中必不可少、且相当费时的步骤。本文分类比较了符号距离函数的构造方法;对两类快速算法:基于程差方程的显式方法和基于偏微分方程的隐式方法,进行不同程度的改进;通过对比实验验证算法有效性,从实验结果... 符号距离函数重构是水平集方法中必不可少、且相当费时的步骤。本文分类比较了符号距离函数的构造方法;对两类快速算法:基于程差方程的显式方法和基于偏微分方程的隐式方法,进行不同程度的改进;通过对比实验验证算法有效性,从实验结果分析了各方法的优缺点。最后介绍两类方法在水平集方法图像分割中的具体应用。 展开更多
关键词 符号距离函数 函数重构 水平集方法 偏微分方程 图像分割
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基于位错理论的距离正则化水平集图像分割算法 被引量:12
8
作者 张帆 张新红 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第5期943-952,共10页
把材料科学中的位错理论引入到水平集方法中.图像中水平集曲线的演化被看作刃位错中位错线的滑移过程,运用位错动力学机制推导出驱使水平集曲线演化的位错组态力.结合距离正则化水平集方法,把水平集方法的边缘检测函数替换为基于位错动... 把材料科学中的位错理论引入到水平集方法中.图像中水平集曲线的演化被看作刃位错中位错线的滑移过程,运用位错动力学机制推导出驱使水平集曲线演化的位错组态力.结合距离正则化水平集方法,把水平集方法的边缘检测函数替换为基于位错动力学理论的速度停止函数,并构建了新的距离正则化水平集函数演化方程.水平集曲线在位错组态力和速度停止函数的驱使下移动.位错组态力反映了单位长度曲线上的平均受力情况,不仅包括了图像梯度信息,也包括了位错组态力的作用范围等信息,因此可以有效地避免在局部图像梯度异常的情况下发生曲线停止演进的现象,或者避免在弱边缘处由于图像梯度较小发生局部边界泄漏的现象.实验结果表明,本文算法对弱边缘图像具有较好的分割效果. 展开更多
关键词 图像分割 水平集方法 位错 距离正则化
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水平集方法与距离函数 被引量:7
9
作者 王德军 唐云 +1 位作者 于洪川 唐泽圣 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2003年第8期839-848,共10页
 讨论了有关水平集方法的基本问题,如保持为距离函数的方法,水平集方程解的存在性和唯一性· 主要贡献是证明了,在距离函数约束下,水平集方程在初始零水平集附近有唯一解,它是关于演化界面的有向距离函数· 并且用到了一些...  讨论了有关水平集方法的基本问题,如保持为距离函数的方法,水平集方程解的存在性和唯一性· 主要贡献是证明了,在距离函数约束下,水平集方程在初始零水平集附近有唯一解,它是关于演化界面的有向距离函数· 并且用到了一些处理技巧:如注意到原始方程的任意解都是距离函数,将原始方程变化为另一简单形式· 由于新的方程组不是一个经典方程组,则它被变换为一个普通形式。 展开更多
关键词 水平集方法 距离函数 解的存在性和唯一性
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一种改进的局部区域特征医学图像分割方法 被引量:4
10
作者 杨得国 杨勐 +1 位作者 姜金娣 万红娟 《河南科技大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2012年第2期30-33,6,共4页
水平集分割方法中的Chan-Vese模型能够处理具有模糊边界和复杂拓扑结构的图像,但没有充分利用图像局部灰度的变化信息,致使其不能准确分割强度不均匀物体。针对这一问题对模型做了改进,引入局部灰度均值替换全局均值,以边界指示函数作... 水平集分割方法中的Chan-Vese模型能够处理具有模糊边界和复杂拓扑结构的图像,但没有充分利用图像局部灰度的变化信息,致使其不能准确分割强度不均匀物体。针对这一问题对模型做了改进,引入局部灰度均值替换全局均值,以边界指示函数作权进行加权长度积分,加入使用双阱势的距离正则项来避免水平集重新初始化。试验结果表明:改进后的模型能够有效提高分割精度与效率,可以有效应用在医学图像的分割领域。 展开更多
关键词 水平集方法 CV模型 距离正则化 图像分割
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基于显著性区域检测和水平集的图像快速分割算法 被引量:5
11
作者 叶锋 李婉茹 +1 位作者 陈家祯 郑子华 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第11期2661-2668,共8页
为了实现含有复杂背景和弱边界图像的快速准确分割,传统的水平集常采用重新初始化的方法,但是这种方法存在计算量大、分割不准确等问题。因此,结合显著性区域,该文提出一种基于边缘信息与区域局部信息结合的变水平集图像快速分割方法。... 为了实现含有复杂背景和弱边界图像的快速准确分割,传统的水平集常采用重新初始化的方法,但是这种方法存在计算量大、分割不准确等问题。因此,结合显著性区域,该文提出一种基于边缘信息与区域局部信息结合的变水平集图像快速分割方法。首先用元胞自动机模型检测出图像的显著性区域,得到图像的初始化边界曲线。然后,采用改进的距离正规化水平集演化(Distance Regularized Level Set Evolution,DRLSE)模型把图像的局部信息结合到变分能量方程中,用改进的能量方程去指导曲线的演化。实验结果表明,与DRLSE模型相比,提出的算法平均消耗的时间只需要前者的2.76%,且具有较高的分割准确性。 展开更多
关键词 图像分割 水平集方法 显著性检测 距离正规化水平集演化
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一种全局优化的水平集图像分割方法 被引量:6
12
作者 贾迪野 黄凤岗 文小芳 《中国图象图形学报(A辑)》 CSCD 北大核心 2005年第1期25-30,共6页
该文对Chan-Vese提出的水平集图像分割算法进行了改进,提出了分段光滑的Mumford-Shah全局优化的水平集图像分割模型,并对偏微分方程进行了修正,以提高模型的图像分割能力。实验表明,该方法不但解决了C-V方法对于灰度值渐进图像无法正确... 该文对Chan-Vese提出的水平集图像分割算法进行了改进,提出了分段光滑的Mumford-Shah全局优化的水平集图像分割模型,并对偏微分方程进行了修正,以提高模型的图像分割能力。实验表明,该方法不但解决了C-V方法对于灰度值渐进图像无法正确分割的问题,同时可更精确地描述原图像,是一种高效、稳定的图像分割模型。另外,针对水平集方法中符号距离函数构造计算量大的问题,还提出一种全邻域源点扫描法,以便通过对图像平面网格点的扫描来实现距离函数的快速计算,这种方法不仅计算性能稳定,而且速度快、精度高。 展开更多
关键词 图像分割算法 水平集方法 全局优化 符号距离函数 计算性能 灰度值 模型 源点 偏微分方程 邻域
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对水平集方法鲁棒初始化的双向快速步进法 被引量:7
13
作者 李俊 杨新 施鹏飞 《系统仿真学报》 CAS CSCD 2001年第z1期163-167,共5页
水平集方法解决应用于图像或运动分割的曲线或曲面演化问题,是一种稳定有效的数值计算工具。本文解决在初始化水平集方法时的两个问题:如何确定任意形状闭合曲线或曲面的内外部,如何高效地重新初始化水平集函数。论文首先对Sethian[4]... 水平集方法解决应用于图像或运动分割的曲线或曲面演化问题,是一种稳定有效的数值计算工具。本文解决在初始化水平集方法时的两个问题:如何确定任意形状闭合曲线或曲面的内外部,如何高效地重新初始化水平集函数。论文首先对Sethian[4]所提出的快速步进法进行了推广,得到双向快速步进法;据此,改进了生成符号距离函数的方法,以提高水平集方法中重新建立符号距离函数的效率;随后,基于快速步进法,提出一种确定任意形状闭合曲线或曲面内外部的简单快速的方法,用于构造水平集的符号距离函数;最后,对任意形状闭合曲线内外部区分、基于两种初始化算法的水平集方法对任意形状闭合曲线演化和图像分割的实验,证明了本文方法的简单、高效。 展开更多
关键词 曲线演化 水平集方法 符号距离函数 偏微分方程 图像分割
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一种新的水平截集函数初始化和重新初始化方法——距离函数光滑法 被引量:4
14
作者 张丽飞 杨鸿波 邹谋炎 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2003年第10期26-32,共7页
水平截集(LevelSet)方法是求解曲线进化方程的一种重要方法,该方法主要缺陷是每隔一定时间需要重新初始化水平截集函数,使水平截集函数具有距离函数和充足光滑性的特征。现有各种重新初始化方法均不能使水平截集函数同时具有这两种特性... 水平截集(LevelSet)方法是求解曲线进化方程的一种重要方法,该方法主要缺陷是每隔一定时间需要重新初始化水平截集函数,使水平截集函数具有距离函数和充足光滑性的特征。现有各种重新初始化方法均不能使水平截集函数同时具有这两种特性。论文提出了一种新的水平截集初始化和重新初始化方法-距离函数光滑法,该方法可使初始化和重新初始化后的水平截集函数同时具有上述两种特性。该方法适用于数值求解精度为网格的界面运动问题的初始化和重新初始化,也可作为任意数值求解精度界面运动问题的初始化方法。数值试验表明了所建议方法的有效性,也表明了该方法可降低重新初始化的次数以及数值计算达到稳态的时间。 展开更多
关键词 水平截集 函数初始化 距离函数光滑法 图像处理 函数重新初始化
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基于变分水平集的三维模型复杂孔洞修复 被引量:8
15
作者 张婧 周明全 耿国华 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2018年第4期1254-1257,共4页
针对三维模型重建后存在大量复杂孔洞的问题,提出一种孔洞修补算法。首先构造符号距离函数,孔洞所在曲面用静态符号距离函数的零水平集表达,另一动态符号距离函数表示初始曲面;借助隐式曲面上的变分水平集,引入全局凸优化能量模型,通过... 针对三维模型重建后存在大量复杂孔洞的问题,提出一种孔洞修补算法。首先构造符号距离函数,孔洞所在曲面用静态符号距离函数的零水平集表达,另一动态符号距离函数表示初始曲面;借助隐式曲面上的变分水平集,引入全局凸优化能量模型,通过对其极小化诱导,将提取孔洞边缘的问题转换为维体上隐式曲面的演化过程;最后以提取到的孔洞边缘曲面作为初始观察面,通过卷积和合成两个交替的步骤进行体素扩散完成孔洞修补。实验表明该算法能够有效恢复复杂孔洞区域的显著几何特征,且适用于含有网格较多模型的孔洞修复。 展开更多
关键词 符号距离函数 变分水平集方法 卷积合成 体素扩散 孔洞修复
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水平集函数规则化的C-V主动轮廓模型 被引量:6
16
作者 杨勇 潘伟民 徐春 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2008年第34期166-168,共3页
Chan与Vese提出的C-V主动轮廓模型采用传统的水平集方法实现,为了保证水平集函数演化的稳定性,需要加入轮廓的长度项来规则化水平集函数,且在演化的过程中要周期性重新初始化为符号距离函数,从而大大增加了计算量和实现的复杂度。提出... Chan与Vese提出的C-V主动轮廓模型采用传统的水平集方法实现,为了保证水平集函数演化的稳定性,需要加入轮廓的长度项来规则化水平集函数,且在演化的过程中要周期性重新初始化为符号距离函数,从而大大增加了计算量和实现的复杂度。提出一种新的规则化水平集函数的方法,不但可以保证水平集函数演化稳定,而且避免了重新初始化。实验结果表明:该方法稳健、快速。 展开更多
关键词 主动轮廓模型 水平集方法 符号距离函数
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无需重新初始化的自适应快速水平集演化模型 被引量:5
17
作者 田巧玉 黄水波 何传江 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2010年第18期174-176,208,共4页
水平集方法已被广泛地应用在图像分割中,传统的水平集方法需要通过周期性的初始化水平集函数使得它一直保持在符号距离函数附近,然而初始化与水平集理论和实现相违背。最近,LiC等人提出一种完全不需要初始化的变分模型,该模型的主要不... 水平集方法已被广泛地应用在图像分割中,传统的水平集方法需要通过周期性的初始化水平集函数使得它一直保持在符号距离函数附近,然而初始化与水平集理论和实现相违背。最近,LiC等人提出一种完全不需要初始化的变分模型,该模型的主要不足就是单方向演化,即演化曲线或收缩或扩张到目标边界。针对二值图像提出一种新的基于距离保持水平集方法的活动轮廓模型,它不依赖于初始位置,演化曲线准确地收敛在目标边界,更重要的是曲线演化只需一次迭代。 展开更多
关键词 水平集方法 距离保持 几何活动轮廓 图像分割
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水平集中符号距离函数并行降维计算 被引量:4
18
作者 江少锋 杨素华 +2 位作者 陈震 张聪炫 周旭欣 《中国图象图形学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期174-181,共8页
目的符号距离函数在水平集图像分割,视觉特征提取等图像处理领域有重要应用。随着图像分辨率越来越高,符号距离函数计算效率直接影响图像处理速度,为实现高分辨率图像实时处理,本文在降维法的基础上提出了并行算法,并针对并行计算对降... 目的符号距离函数在水平集图像分割,视觉特征提取等图像处理领域有重要应用。随着图像分辨率越来越高,符号距离函数计算效率直接影响图像处理速度,为实现高分辨率图像实时处理,本文在降维法的基础上提出了并行算法,并针对并行计算对降维法进行了改进。方法降维法将2维距离计算转化为两个1维距离计算,并采用抛物线下界法计算1维距离,是当前最快的一种符号距离计算方法。首先利用行和列计算的独立性,提出了降维法的并行算法。然后再对并行降维法进行改进,提出了抛物线下界法的并行算法。该方法采用多线程分段并行计算抛物线下界,即每个像素点与段内相邻像素点并行进行抛物线求交运算,快速搜索抛物线下界,从而实现了抛物线下界法的分段并行距离函数计算。所有并行算法在CUDA平台上采用GPU通用并行计算方法实现。结果对不同分辨率及包含不同曲线的9幅图像进行实验测试,在距离计算误差小于1的条件下,并行降维算法对所有测试图像计算时间均小于0.06 s,计算效率比串行方法有了10倍以上的提升,改进并行降维算法对所有测试图像计算时间均小于0.03 s,计算效率比串行方法有了20倍左右的提升。结论该方法实现了符号距离函数的快速并行计算,其优势在于当图像分辨率较高时仍然能够实现实时处理。 展开更多
关键词 符号距离函数 并行计算 降维法 抛物线下界法 水平集
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水平集方法中符号距离函数的快速生成 被引量:4
19
作者 董吉文 杨海英 张冰 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2009年第34期180-182,共3页
准确快速地计算任意闭合曲线的符号距离函数,是提高水平集方法的效率和稳定性的至关重要的一步。改进了基于快速步进法标记任意闭合曲线内外部的方法,优化了基于源点映射扫描方法生成距离函数值的方法。实验证明方法准确有效,进一步提... 准确快速地计算任意闭合曲线的符号距离函数,是提高水平集方法的效率和稳定性的至关重要的一步。改进了基于快速步进法标记任意闭合曲线内外部的方法,优化了基于源点映射扫描方法生成距离函数值的方法。实验证明方法准确有效,进一步提高了水平集方法中符号距离函数的生成速度。 展开更多
关键词 水平集方法 符号距离函数 快速步进法 源点扫描法
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水平集方法中窄带构造技术 被引量:2
20
作者 周则明 项杰 +1 位作者 王洪元 何春 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2007年第7期1201-1204,共4页
提出了距离模板方法并从时间复杂度、窄带宽度以及零水平集点数对窄带生成的影响等方面与快进方法、快速扫描方法进行了比较;在分析快进方法的基础上,给出了一种窄带构造算法;改进了全局快速扫描算法,以用于生成窄带。2D图像分割与3D表... 提出了距离模板方法并从时间复杂度、窄带宽度以及零水平集点数对窄带生成的影响等方面与快进方法、快速扫描方法进行了比较;在分析快进方法的基础上,给出了一种窄带构造算法;改进了全局快速扫描算法,以用于生成窄带。2D图像分割与3D表面重建的仿真实验表明,距离模板方法能够较快地分割图像;快进和快速扫描方法适合于表面重建等3D应用。 展开更多
关键词 窄带构造 距离模板方法 快进方法 快速扫描方法 水平集方法
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