基于結(jié)構(gòu)先驗(yàn)的植物根系CT圖像序列分割算法研究.pdf

1、在地質(zhì)結(jié)構(gòu)學(xué)的研究中，土層中的根系分布、石礫參數(shù)和孔隙結(jié)構(gòu)等因素是反映土層質(zhì)量的重要指標(biāo)。隨著無損檢測技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù)(ComputedTomography，CT)由于其準(zhǔn)確、快速和無損的特點(diǎn)在土壤結(jié)構(gòu)和根系形態(tài)的觀測中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。在三維CT成像過程中，由于探測器響應(yīng)和射線輻射強(qiáng)度分布不均勻等因素，導(dǎo)致CT圖像序列的重建結(jié)果在垂直方向上每層切片灰度水平不一致;土層切片圖像本身又具有目標(biāo)結(jié)構(gòu)復(fù)雜和邊界模糊等特點(diǎn)，

2、這些問題為土層圖像目標(biāo)提取帶來一定的難度。而CT圖像序列在空間上具有連續(xù)性和規(guī)律性，因此，本文利用圖像序列之間同一結(jié)構(gòu)表征對(duì)象的連續(xù)性，利用目標(biāo)區(qū)域的結(jié)構(gòu)信息作為先驗(yàn)知識(shí)應(yīng)用到圖像序列的分割中，研究基于結(jié)構(gòu)連續(xù)先驗(yàn)的自適應(yīng)分割算法，實(shí)現(xiàn)圖像序列的自動(dòng)分割。
　　首先，基于目標(biāo)結(jié)構(gòu)的空間連續(xù)性，提出了基于結(jié)構(gòu)連續(xù)先驗(yàn)的自適應(yīng)閾值分割算法，通過遞歸迭代的方法，將目標(biāo)區(qū)域面積的變化作為先驗(yàn)信息，以此為約束條件自動(dòng)為圖像選取適合的閾值進(jìn)行

3、分割，以此類推直至全部圖像序列分割完畢，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的可行性;其次，為了改進(jìn)自適應(yīng)算法的欠分割現(xiàn)象，提出了基于結(jié)構(gòu)先驗(yàn)的隨機(jī)游走分割算法，根據(jù)自適應(yīng)算法得到的閾值對(duì)圖像進(jìn)行灰度變換，通過熵率超像素分割(ERS)的方法將分割目標(biāo)進(jìn)行標(biāo)記，再根據(jù)圖像序列的結(jié)構(gòu)連續(xù)性提出了自動(dòng)獲取分割種子點(diǎn)的方法，將獲取的有效標(biāo)記點(diǎn)作為隨機(jī)游走算法的種子點(diǎn)對(duì)圖像進(jìn)行分割，有效解決了圖像欠分割問題，進(jìn)一步提高后續(xù)三維可視化的準(zhǔn)確性，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該