交互式虚拟人图像分割系统的设计与实现

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1、硕士学位论文交互式虚拟人图像分割系统的设计与实现DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFINTERACTIVESEGMENTATIONSYSTEMONVIRTUALHUMANIMAGE邹海滨哈尔滨工业大学2013年6月国内图书分类号：TP391.4学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文交互式虚拟人图像分割系统的设计与实现硕士研究生：邹海滨导师：王宽全教授申请学位：工程硕士学科：计算机技术所在单位：计算机科学与技术学院答辩日期：2013年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classifi

2、edIndex:TP391.4U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFINTERACTIVESEGMENTATIONSYSTEMONVIRTUALHUMANIMAGECandidate：ZouHaibinSupervisor：Prof.WangKuanquanAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ComputerTechnologyAffi

3、liation：SchoolofComputerScienceandTechnologyDateofDefence：June,2013Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要“数字化虚拟人”计划是目前信息技术和生物技术等交叉领域中的一个科学研究热点，旨在可视化人体结构和模拟人体生理机能，以提高人类对自身的认识并促进医学等相关领域的发展。虚拟人图像的分割，可为该计划提供精确的组织分割数据用于可视化与建模，是整个计划的实现基

4、础和关键工作之一。图像分割是一项富有挑战性的任务，经过多年的研究图像分割还没有找到一个通用的方法。虽然很多优秀的方法相继被提出，但针对虚拟人图像的分割方法比较少而且存在很多的不足。在此情况下，本文的研究目的是针对虚拟人图像的具体特点设计出一个合适的图像分割框架，为后续的图像处理提供有效而精确的分割数据。首先，本文对虚拟人图像原始数据集做了数据准备工作，包括转换图像文件格式、降低图像分辨率和裁剪目标区域等操作，从而更加方便图像文件数据的读取、减少无效数据的干扰和提高图像处理的效率。接着，本文采用GrabCut方法对虚拟人图像的人

5、体躯干和肺部进行交互式分割，并利用图像之间的相似性和连续性特点提出序列分割的思路，以便快速地获取人体躯干和肺部的分割数据。而对于具有复杂解剖结构的心脏，则采用基于FloodFill的彩色标注方法对心脏进行标注以达到分割的目的。然后，本文对分割完成的数据进行灰度化处理，解决分割过程中产生的噪声、边缘不平滑和内部孔洞等问题，并提取躯干和肺部的边缘从而为后续的人体电生理模型的仿真提供数据准备。最后，本文合并所有的分割结果，使得人体躯干、肺部和心脏等分割数据合并到同一张图像上，减少图像存储空间的同时也可直接为后续的可视化提供有效的体数

6、据。此外，本文根据上述的图像分割框架设计并实现了交互式虚拟人图像分割系统，为虚拟人图像的分割研究提供了一个辅助平台。关键词：虚拟人图像；图像分割；彩色标注；图像预处理；边缘提取-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractNowadaysDigitizedVirtualHuman(VH)Projectisoneoftheresearchfocusesinthecrossingfieldofinformationtechnology,biotechnologyandothertechnologies,aimingatvis

7、ualizinghumanbodystructureandsimulatinghumanphysiologicalfunctiontodeepentheunderstandingofhumanitselfandstimulatethedevelopmentofmedicalscienceandothersciencesinrelatedfields.Toimplementthisproject,it’sacriticalsteptosegmentVHimagesprecisely,foritcanprovidessegment

8、eddataformodelingandvisualizing.Imagesegmentationisachallengingtaskandyetthereisn’tanuniversalmethodafteryearsofresearch.Althoughmanygoodm