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基于图论的医学图像分割研究 Medical Image Segmentation Studying Based on Graph Theory 作 者 姓 名 孙 乔 博 学 位 类 型 学 历 硕 士 学 科、专 业 信 号 与 信 息 处 理 研 究 方 向 数字 图像分 析 与 处理 导 师 及 职 称 詹曙 副 教 授 2013 年 4 月 合 合 肥 工 业 大 学 本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大 学硕士学位论文质量要求。 答辩委员会签名：（工作单位、职称） 主 席： 委 员： 导 师： 独 独 创 性 声 明 本人声明所呈交的学 位论文是本人在导师 指导下进行的研究工 作及取得的 研究成 果。据 我所 知 ，除了 文中特 别加 以 标志和 致谢的 地方 外 ，论文 中不包含 其 他 人 已 经 发 表 或 撰 写 过 的 研 究 成 果 ， 也 不 包 含 为 获 得 合 肥 工 业 大 学 或 其他教 育机构 的学 位 或证书 而使用 过的 材 料。与 我一同 工作 的 同志对 本研究所 做的任何 贡献均 已在 论文中作 了明确 的说 明并表示 谢意。 学位论文 作者签 字： 签字日 期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论 文作者 完全 了解 合肥工 业大学 有关 保留、使用学 位论文的 规 定，有 权保留 并向 国 家有关 部门或 机构 送 交论文 的复印 件和 磁 盘，允 许论文被 查阅或借 阅。本 人授 权 合 肥工业 大学 可以将学 位论文 的全 部或部分 论文内 容编入 有关数 据库 进 行检索 ，可以 采用 影 印、缩 印或扫 描等 复 制手段 保存 、汇 编学位论 文。 （必威体育官网网址的 学位论 文在 解密后适 用本授 权书 ） 学位论文 者签名 ： 导 师签名： 签字日期 ： 年 月 日 签 字日期： 年 月 日 学位论文 作者毕 业后 去向： 工作单位 ： 电话 ： 通讯地址 ： 邮编 ： 基于图论的医学图像分割研究 摘 要 医学图 像是医 生对 人 体组织 进行定 性和 定 量分析 的关键 依据 。 医学图 像分 割的任 务是将 病灶 区 和正常 区域进 行分 离 ，其结 果的准 确与 否 直接影 响到医生 的诊断 和图片 的后 续 处理。 然而， 医学 图 像通常 具有强 噪声 、 弱对比 度、组织 边界模糊 等缺点 ，给 分割工作 带来了 极大 的难度。 Graph Cuts 作为图 论 中新兴的 一种图 像分 割方法， 因其能 量函 数的可塑 性 以及全 局最优 性得 到 了快速 的发展 ；并 且 可以通 过人工 交互 加 入先验 信息，对 图像的 分割具 有很 强 的指导 作用。 因此 ， 在复杂 的医学 图像 分 割中， 具有较好 的适用性 。本文 以 Graph Cuts 为算 法基 础，在医学图 像研究 背景 下，加入 SUSAN 边缘特征 对其进 行改 进，以达 到更加 准确 的分割结 果。具 体工 作如下： 1. 与以 往的微 分边缘 检测算子 不同， SUSAN 算子 并不是 以微 分运算作 为 提取边 缘的手 段。 通 过引入 更多的 局部 信 息，对 从含噪 声和 弱 边界的 医学图像 中提取边 缘有着 较好 的效果。本文在 原始 SUSAN 算 子的基 础 上，进行 稳定性 、 自适应性 和抗噪 性的 改进，使 其更加 适用 于医学图 像的边 缘特 征提取。 2. 对 Graph Cuts 的能 量泛函进 行优化 和改 进，便于 引入新 的 SUSAN 特征 ， 用以代 替灰度 特征 ， 使得新 的算法 更加 适 用于医 学图像 分割 ， 得到更 好的分割 结果。通 过实验 ，我 们发现新 的算法 相对 以往的 Graph Cuts 算 法，能够 更加准 确的从前 列腺 MRI 等 其他医学 图像中 分割 出感兴趣 的组织，为 后续的其 他图像 处理工作 和医生 的临 床诊断奠 定了基 础。 关键词： 图论；图切 割；SUSAN 算子 ； 能量函数 ；医学 图像 分割 ；核 磁共振 Medical Image Segmentation Studying Based on Graph Theory Abstract Medical image is the key of qualitative and quantitative analysis for hum an tissue by doctor. The task of medical image segmentation is separating the focus and normal area. The result is a