Multi-LabelImageSegmentationforMedicalApplicationsBasedonGraph-TheoreticElectricalPotentialsLeoGrady,GarethFunka-LeaECCV’04WorkshoponCVAMIA&MMBIAOutlines背景简述随机游走理论基于随机游走的图像分割相关扩展Background医学图像中的器官分割对诊断有重要意义常用方法:WaterShedSnakeLevelsetGraphcut局限:无法充分交互复杂边界漏边界同时分割多区域RandomWalker一维图随机游走二维图随机游走加权图随机游走1DRandomWalker目的地陷阱从某点出发随机向左右移动移动概率相同到达0点或N点则不能移动求此点到达目的地N点的概率N…1DRandomWalker目的地陷阱N…1DRandomWalker目的地陷阱N…2DRandomWalkerWeightedRandomWalkerP=0.6P=0.2P=0.05P=0.15ImageSegmentation将图像考虑成一张图(Graph)像素对应G上节点根据亮度差值定义节点间权重用户指定确定的前景背景标签(红色箭头)ConsiderAsAGraph标记点标记点标记点权重Calculation到达L1的概率到达L2的概率到达L3的概率L2L3L1ResultSegmentationSolverDirichlet边界条件问题共轭梯度法可解求解有冗余一种效率更高的解法:L.Gradyetal,Anisotropicinterpolationongraphs:ThecombinatorialDirichletproblem.(示意)DiscreteLaplacianMatrix离散拉普拉斯矩阵设标记点M和未标记点U分类,矩阵可分解为:和相邻其它情况SparseLinearSystems离散拉普拉斯矩阵令对于每个标记点合记为AlgorithmSummary1.用户指定标记点VM2.将图像映射为图G,边权重由前所示3.求解每一个未标记节点i随机游走到每一个标记点的概率4.节点属于的类为,由此完成图像分割Advantages速度快无须迭代可以GPU加速效果好充分利用了用户输入的信息一次性划分多个区域降低了漏边界的风险BoundaryLeak弱边界边界处对比度噪声污染WeakBoundaries泄漏概率仅1/4AB435CWeakBoundaryResultExperimentsExperimentsFurtherImprovements用GPU求解RWL.Grady,RandomWalksforInteractiveOrganSegmentationinTwoandThreeDimensions:ImplementationandValidation,MICAI’05先验模型引导RWL.Gradyetal,MultilabelRandomWalkerImageSegmentationUsingPriorModels,CVPR’05用RW做alpha扣图L.Gradyetal,RandomwalksForInteractiveAlpha-Matting,VIIP’05PriorModel,Why?原图标准RW使用先验模型PriorModel,How?AlphaMatting原始图TrimapPoissonGrabcutRWLPPSpaceLocalityPreservingProjectionsX.HeandP.Niyogi,Localitypreservingprojections,NIPS'03比RGB空间能够更好的识别边界信息Thanks