偏微分方程方法在斑馬魚(yú)圖像分析中的應(yīng)用研究.pdf

1、近年來(lái)斑馬魚(yú)已成為研究動(dòng)物胚胎發(fā)育和人類(lèi)疾病起因的最佳模式生物，斑馬魚(yú)生物圖像的自動(dòng)處理與分析是后續(xù)生物研究的基礎(chǔ)，而偏微分方程方法是近年來(lái)圖像處理與分析研究中的一個(gè)熱點(diǎn)，并已在計(jì)算機(jī)視覺(jué)和圖像處理方面取得較多的應(yīng)用。本論文將偏微分方程方法應(yīng)用于斑馬魚(yú)圖像的濾波和分割，具體包括：斑馬魚(yú)肌間骨的提取、斑馬魚(yú)胚胎的分割、斑馬魚(yú)腦部區(qū)域分割。
　　 針對(duì)斑馬魚(yú)胚胎圖像邊緣較弱和灰度不均的特點(diǎn)，按照?qǐng)D像的不同特點(diǎn)構(gòu)建了主動(dòng)輪廓模型不同的

2、能量泛函，分割斑馬魚(yú)胚胎部分。對(duì)邊緣較弱的斑馬魚(yú)胚胎圖，使用基于區(qū)域和邊緣混合信息的主動(dòng)輪廓模型來(lái)提取胚胎輪廓，并與傳統(tǒng)的僅基于區(qū)域信息的活動(dòng)輪廓模型進(jìn)行比較；針對(duì)灰度不均的斑馬魚(yú)胚胎圖，使用適當(dāng)?shù)倪吘壨Ｖ购瘮?shù)來(lái)控制活動(dòng)曲線(xiàn)的演化，進(jìn)行準(zhǔn)確地分割斑馬魚(yú)胚胎。
　　 針對(duì)斑馬魚(yú)肌間的提取問(wèn)題，采用了基于偏微分方程方法的各向同性濾波和各向異性濾波，將其應(yīng)用于斑馬魚(yú)圖像，針對(duì)斑馬魚(yú)肌間骨線(xiàn)性結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，利用張量擴(kuò)散濾波增強(qiáng)了斑馬魚(yú)肌間

3、骨的結(jié)構(gòu)信息，為后續(xù)的肌間骨提取創(chuàng)造了有利條件。
　　 針對(duì)斑馬魚(yú)圖像整體灰度較為復(fù)雜、腦部區(qū)域與附近背景對(duì)比度不高、腦部邊界模糊等特點(diǎn)，本論文運(yùn)用主動(dòng)輪廓模型對(duì)斑馬魚(yú)魚(yú)腦進(jìn)行分割，先用多相水平集分割對(duì)斑馬魚(yú)圖像進(jìn)行劃分區(qū)域，初步取得包含斑馬魚(yú)前腦和中腦的區(qū)域，其邊界信息作為下一步的初始曲線(xiàn)并為后續(xù)處理作準(zhǔn)備；接著利用魚(yú)腦區(qū)域的灰度均值比其周?chē)鷧^(qū)域的灰度小的特點(diǎn)及局部區(qū)域灰度信息來(lái)演化已得到的初始曲線(xiàn)，準(zhǔn)確分割出間腦區(qū)域；最后利