偏微分方程方法在斑馬魚圖像分析中的應(yīng)用研究.pdf

1、近年來斑馬魚已成為研究動物胚胎發(fā)育和人類疾病起因的最佳模式生物，斑馬魚生物圖像的自動處理與分析是后續(xù)生物研究的基礎(chǔ)，而偏微分方程方法是近年來圖像處理與分析研究中的一個熱點，并已在計算機(jī)視覺和圖像處理方面取得較多的應(yīng)用。本論文將偏微分方程方法應(yīng)用于斑馬魚圖像的濾波和分割，具體包括：斑馬魚肌間骨的提取、斑馬魚胚胎的分割、斑馬魚腦部區(qū)域分割。
　　 針對斑馬魚胚胎圖像邊緣較弱和灰度不均的特點，按照圖像的不同特點構(gòu)建了主動輪廓模型不同的

2、能量泛函，分割斑馬魚胚胎部分。對邊緣較弱的斑馬魚胚胎圖，使用基于區(qū)域和邊緣混合信息的主動輪廓模型來提取胚胎輪廓，并與傳統(tǒng)的僅基于區(qū)域信息的活動輪廓模型進(jìn)行比較；針對灰度不均的斑馬魚胚胎圖，使用適當(dāng)?shù)倪吘壨Ｖ购瘮?shù)來控制活動曲線的演化，進(jìn)行準(zhǔn)確地分割斑馬魚胚胎。
　　 針對斑馬魚肌間的提取問題，采用了基于偏微分方程方法的各向同性濾波和各向異性濾波，將其應(yīng)用于斑馬魚圖像，針對斑馬魚肌間骨線性結(jié)構(gòu)的特點，利用張量擴(kuò)散濾波增強(qiáng)了斑馬魚肌間

3、骨的結(jié)構(gòu)信息，為后續(xù)的肌間骨提取創(chuàng)造了有利條件。
　　 針對斑馬魚圖像整體灰度較為復(fù)雜、腦部區(qū)域與附近背景對比度不高、腦部邊界模糊等特點，本論文運用主動輪廓模型對斑馬魚魚腦進(jìn)行分割，先用多相水平集分割對斑馬魚圖像進(jìn)行劃分區(qū)域，初步取得包含斑馬魚前腦和中腦的區(qū)域，其邊界信息作為下一步的初始曲線并為后續(xù)處理作準(zhǔn)備；接著利用魚腦區(qū)域的灰度均值比其周圍區(qū)域的灰度小的特點及局部區(qū)域灰度信息來演化已得到的初始曲線，準(zhǔn)確分割出間腦區(qū)域；最后利