snake,_shape,_and_gradient_vector_flow(报告)

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1、Snake,Shape,andGradientVectorFlow姓名：崔光民学号：I201122047专业：计算机应用技术Snake,Shape,andGradientVectorFlowChenyangXu,StudentMemberIEEE,andJerryL.Prince,SeniorMember,IEEE摘要Snake，即活动轮廓，广泛地用于计算机视觉和图像处理应用，特别对于配置对象的轮廓。但是对于凹轮廓怎么进行初始化、怎么向它收敛，这两个问题仍然影响这个方法的应用。本文提出了把新的外部力（externa

2、lforce）引进到活动的轮廓，以解决上述两个问题。这个外部力叫梯度向量流（gradientvectorflow-GVF），以灰度的梯度向量扩散或者图像的二值边缘映射。这种外部力跟传统的snake外部力根本不一样，因为传统的snake外部力不能写成某种保守函数的负梯度。除此之外，与这种外部力对应的snake，不是由别的公式，而是由平衡力条件直接构成。把这个方法用于二维（2D）对象和三维（3D）对象，这实验证明了GVF方法的捕捉范围比较大，而且让snake变形到凹轮廓。索引活动轮廓模型（Activecontourmo

3、dels），可变型的曲面模型（deformablesurfacemodels），梯度向量流(gradientvectorflow),图像分割（imageprocessing），外形表现和向量（shaperepresentationandvector），snake。1.前言Snake[1]，即活动的轮廓，是在图像领域中定义的曲线，它受到内部力（internalforce）和外部力（externalforce）的影响。内部力是由曲线本身引起的，而外部力是用图像资料进行计算的。内部力和外部力使得snake适应对象轮廓或者

4、图像的特征。Snake用于很多方面：例如，边缘检测[1]、形态模型化[2]，[3]、分割[4]，[5]、运动跟踪[4]，[6]。按文献，把活动轮廓可以分成两个类：参数活动轮廓（parametricactivecontours）[1]和几何活动轮廓（geometricactivecontours）[7]-[9]。本文仅关注参数活动轮廓。参数活动轮廓在图像内部产生一种参数曲线，并且使它向想要的特征，例如边缘，变形。一般，这种变形是由保守力引起的。保守力是势函数的负梯度。除此以外，类似于压力的其他力跟保守力在一起构成外部

5、力。以外，还有内部力保持曲线。对参数活动轮廓算法，存在两个难题。第一，是要在边缘附近进行初始化，否则会收敛到错结果。有若干方法，它包括多重分辨率方法[11]、压力方法[10]和距离势力[12]。这思路用于增加外部力的捕捉域并使得曲线向想要的轮廓变形。第二，是很难把活动轮廓向凹地方拉开。有若干方法提出来，例如压力方法（pressureforces）[10]、控制点方法（controlpoints）[13]、领域适应（domain-adaptivity）[15]、指向性吸引方法（dirctionalattraction

6、）[14]和solenidal方法，但是不能解决这个问题。但是，大多数方法仅解决了某一个问题，却造成新的问题。例如，多重分辨率方法涉及捕捉域的问题，但是没提出怎么向别的分辨率过去。至于压力方法，它把曲线向凹轮廓推进，但是不能太强推，否则“弱”边缘会断裂[17]。还有，为了推出或者推进，要进行初始化，这时，初始化条件很严格。本文，对上述两个问题，提出了活动轮廓模型中的新形式的外部力。它叫做梯度向量流（GVF-gradientvectorflow），是把某种能量函数最小化的密度大的向量场。用一双可分离的篇微方程式求这个

7、最小化问题的解，它使得灰度或者由图像算出来的二值化边缘映射的梯度向量扩散。以GVF作为外部力的活动轮廓叫做GVFsnake。这种外部力跟传统的snake外部力根本不一样，因为传统的snake外部力不能写成某种保守函数的负梯度。因此，它不能用标准能量最小化方式表示，但是能用平衡力条件直接表示。GVF的一个特点是对初始化不太敏感，并且稳定地收敛于凹轮廓。从本文容易看出，在对象内部初始化也可以，在外面也可以，穿过对象也都可以。和压力方法不同，GVFsnake不需要关于变形方向的先验（prior）信息，也就是说膨胀还是收缩

8、。还有，GVFsnake的捕捉域很大。这个区域是用扩散处理求得的，不使得边缘模糊，所以不需要多重分辨率方法。与GVF的思路最接近的外部力模型是Cohen和Cohen[12]的距离保守力。与GVF一样，采用图像的边缘映射并提供很大的捕捉域。但是，和GVF不一样，把snake不能推进凹轮廓去。可见，采用与GVF类似的非保守外部力，是活动轮廓模型的以后研究方向。注