基于深度学习与距离正则化水平集的医疗图像分割

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伴随着计算机科学的不断发展,图像技术开始与临床医学相融合,产生了现代医学成像技术。现代医学成像技术通过提取人体各个组织的生物特征信息并加以分析,可以获得患者检查部位组织的生理功能和代谢状态信息,实时地反映患者的健康状况。医疗图像成像技术的发展将传统的解剖学观察人体组织转化为如借助电子计算机断层扫描仪器对器官影像进行选择处理,临床医师可以更加直观高效的对患者进行诊断并给出相应的治疗方案,减少了患者的痛苦和创伤,为病人争取到宝贵的治疗时间。通过深化医疗图像分割技术的研究,可以提高医疗图像的精度并能执行相应的诊断操作,推进了现代医学的进步,并对未来的医学领域产生深远的影响,因而医疗图像分割技术的热度在国内外一直居高不下。随着数字科技与人工智能技术的发展,传统的组织切片被数字切片替代。数字切片可以被保存和传输,还可以被处理分析,从而辅助医生对病人进行专业的诊断。传统水平集演化方法在图像分割中已经非常流行,传统的水平集模型依照图像的梯度信息进行演化,然而当出现多边界,强边界问题时,梯度信息无法区分目标边界和背景边界。因此当图像中存在多个不需要的边界时,通常无法收敛到所需的边界。此外,传统的水平集模型对初始位置非常敏感,不同形状,不同位置的初始轮廓均对分割的结果造成较大的影响,甚至导致分割的失败。为了解决强边界,弱边界问题,我们改进了传统的距离正则化水平集演化方法,引入了新的边缘指示函数,并提出了一种用于图像分割的改进距离正则化水平集演化方法。同时我们增加了新的正则项使曲线收敛平滑。为了解决水平集分割图像时的初始点选择的问题,本文与深度学习结合,使用U-Net网络对原始图像进行预分割,并提出了一种新型初始轮廓自动检测方法,可以使初始轮廓在图像的中心处从展开,为第二步的水平集精细分割打下基础。综上所述,我们结合深度学习与距离正则化水平集的新模型在医疗图像分割上有着良好的效果。
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