基于参数化水平集的医学图像分割及重建算法研究

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1、劣妻京交万方数据硕士学位论文基于参数化水平集的医学图像分割及重建算法研究SegmentationandReconstructionofMedicalImagesBasedonParametricLevelSet作者：徐晗导师：刘杰北京交通大学2014年3月万方数据学位论文版权使用授权书IIJllIIlllHHMIJJllllJllfllY2735191本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅

2、。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：釉导师签名：签字日期：如l(}年罗月i’日别尢签字目期：岛岬年多月峋日万方数据中图分类号：TP391UDC：004学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士学位论文基于参数化水平集的医学图像分割及重建算法研究SegmentationandReconstructionofMedicalImagesBasedonParametricLevelSet作者姓名：徐晗导师姓名：刘杰学位类别：工学学号：11120528职称：教授学位级别：硕士学科专业：

3、生物医学工程研究方向：医学图像处理北京交通大学2014年3月万方数据致谢本论文的工作是在我的导师刘杰教授的悉心指导下完成的，刘杰教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来刘杰老师对我的关心和指导。刘杰教授悉心指导我完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，对本文内容提出了许多宝贵的意见，指导我完成论文写作，在此向刘杰老师表示衷心的谢意。在实验室工作及撰写论文期间，安羽、胡熠叻等同学对我论文中的重建算法研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外衷心感谢我的父母，他们的理解和支持使我能

4、够在学校专心完成我的学、I匕。万方数据北京交通大学硕士学位论文摘要随着医学技术的不断进步，医学影像在现代医学中占据着重要的位置。如何准确地实现对医学图像的分割和重建是现代医学影像研究的重要课题。目前的图像分割和荧光光学图像重建技术主要在有网格的框架下进行(如体素和有限元)，面对复杂的拓扑结构变化仍存在许多问题。无网格的方法计算灵活，在处理拓扑结构变化方面具有较大的优势，开展无网格方法在复杂医学图像的分割和重建方面的研究是十分必要的。本文研究基于参数化水平集的无网格图像分割和光学图像重建算法。首先，论文介绍了图像分割和重建算法的基本概念和发展现状，分析了水

5、平集算法的原理、径向基函数无网格法以及逆问题重建方法。针对算法的发展现状及目前存在的问题存在的问题，提出了基于径向基函数的参数化水平集分割及重建算法，进行了算法的程序设计，通过仿真实验进行了验证。本文首先实现了基于径向基函数的C．V模型水平集分割算法。针对基函数中心位置分布对分割结果的影响对算法进行了改进，降低了由基函数分布造成的分割边界产生的波动，并对仿真结果和脑部CT图像外轮廓的分割效果进行对比。实验表明该方法有效地改善了参数化C．V水平集分割模型的边界效果。此外，针对激发荧光断层成像的重建问题，设计了一种基于紧支径向基函数的无网格水平集重建算法，通

6、过使用径向基函数的系数作为未知量对重建目标进行参数化变换，以降低目标的维度，并通过Levenberg．Marquarrd算法实现了对目标光源的重建。与传统有网格的有限元方法相比，该方法避免了对节点的插值过程，保证了计算的精确性。同时，相对于有网格算法，基于径向基函数的无网格算法在重建过程中表现出了更高的收敛性，仿真实验的重建结果表明本文提出的算法在准确性、稳定性上都具有良好的性能。关键词：水平集；径向基函数；医学图像；图像分割；光源重建分类号：【TP391】图28幅，表3个，参考文献35篇。万方数据北京交通大学硕士学位论文ABSTRACTWiththed

7、evelopmentofmedicaltechnology,opticalmolecularimagingoccupiesanimportantpositioninmodemmedicine．Howtosegmentandreconstructmedicalimageaccuratelyisanimportantsubjectofmodemmedicalimagingresearch．Currentimagesegmentationandopticalimagereconstructiontechnologyaremainlycarriedoutinth

8、egridframework(suchasvoxelandfiniteeleme