计算机研究与发展JournalofComputerResearchandDevelopmentlSSN1000—1239／CN11—1777／TP42(7)：l179～ll84，2005Snake模型与深度凹陷区域的分割王元全汤敏王平安夏德深徐晔。(南京理工大学计算机科学与工程系南京2l0094)(香港中文大学计算机科学与工程系香港)(江苏油田南京计算中心南京2l0046)(fitl00@sohu．corn)ResearchonBoundaryConcavitiesSegmentationviaSnakeModelsWangYuanquan，TangMin，PhengAnnHeng，XiaDeshen，andXuYe。(Departmentof’ComputerScience&Engineering，NanjingUniversityof&ienceandTechnology．Nanjing210094)(DepartmentofComputers(ience&Engineering，TheChineseUniversity，HongKong，HongKg)(NanjingGeophysicalProspectingResearchInstituteofJiangsuOilfield，Nanjing210046)AbstractSnakemodelsareextensivelyusedfromitsdebutinimageprocessingandmotiontracking，butitspoorconvergenceonconcaveboundaryisahandicapforobjectlocation．Although，theGVFSnakemodelshowshighperformanceforthisproblem，butitsuffersfromcostlycomputationbyvirtualofPDE’sandanotherso—calledcriticalpointproblemfortheinitialcontourselection．InordertoimprovetheperformanceofthetraditionalSnakemodelforconcavitysegmentation，anewexternalforcebasedonthelocalcurvatureofthediscretecontourandatwo—stageSnake—basedalgorithmareproposed．Thelocalcurvatureofthediscretecontour，whichcharacterizesthebendingofacontourassociatedwithadirection，isdefinedusingthecenteroftheinscribedcircleofthetrianglederivedfromthreeconseeutivecontournodes．ThefirststageofthenewmethodisatraditionalSnake，andinthesecondstagethenewforcewoulddrivethecontourintotheconcaveregion．ThisnewforcecanalsobegeneralizedtoenlargethecapturerangeoftheSnakemode1．Inthiscase，itcanbeconsideredasageneralizationoftheballoonforce．Inordertoovercomethedifficultyofdeterminingthemagnitude，themagnitudeissettobesmallandthegradient—basedforceisfirstusedasresistance；whenthecontourisconverged，thegradient—basedforceswervestoattractthecontour．Generalizedinthisway，thecapturerangeisenlargedandthereisnocriticalpointproblem．Theexperimentalresultsvalidatetheperformanceofthismethod．KeywordsSnakemodels；GVFSnakemodel；concavitysegmentation摘要在基于Snake模型的图像分割中，深度凹陷区域的分割是一个难点．尽管GVFSnake模型极大地改善了这个问题，但它需要事先求解一个偏微分方程组，增大了计算量；同时，GVFSnake模型在初始化时还存在一个“临界点”问题．探讨了深度凹陷区域的分割，用离散轮廓上顺序3点所成三角形内切圆圆心来定义离散轮廓的曲率，该曲率既能反映轮廓的弯曲程度，又具有合理的方向．基于该曲率定义了曲率外力项，构造了基于Snake模型的两阶段算法，先采用传统Snake模型使离散轮廓逼近目标边缘，然后在曲率外力的作用下使离散轮廓进入目标的凹陷区．曲率外力项的引入能较好地解决深度凹陷区域的分割问题，也可以扩展该外力项来扩大Snake模型的捕捉范围．实验结果表明该方法是有效的．关键词Snake模型；GVFSnake模型：深度凹陷分割中图法分类号TP39141收稿日期：20030924；修回日期：20040510基金项目：香港特别行政区政府研究资助硒项目(cuHK4l80／0lE。CUHKI／00C)维普资讯http://www.cqvip.comll80计算机研究与发展2005，42(7)1引言传统的图像理解方法认为轮廓提取、运动跟踪等只能依赖于来自图像的知识，然后对这些知识选取一个合适的描述方式，这是一个自底向上的过程．但Snake模型的出现改变了这种状况llj，它有两个主要特点：一方面它将目标轮廓的初始估计、曲线性质、图像信息和先验知识融于一个统一的过程中；另一方面，它在分割目标边缘的过程中寻找能量泛函的局部极小点，而非全局极小点．基于Snake的方法是一个自顶向下的过程．Snake轮廓相当于一条弹性曲线，该曲线在内部能量...
