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Level set函数重新初始化的并行快速步进法 被引量:4
1
作者 黄筱云 董国海 +1 位作者 赵利平 程永舟 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期666-671,689,共7页
为提高level set函数重新初始化的计算效率,基于分区并行思想,提出一种快速步进法的并行策略,实现level set函数的快速并行重新初始化。通过对圆球、五叶管和圆环管等算例的level set函数重新初始化,讨论了新并行算法的准确性和效率。... 为提高level set函数重新初始化的计算效率,基于分区并行思想,提出一种快速步进法的并行策略,实现level set函数的快速并行重新初始化。通过对圆球、五叶管和圆环管等算例的level set函数重新初始化,讨论了新并行算法的准确性和效率。结果表明,与串行快速步进法相比,并行算法保留了串行算法的精度,仍基本保持在1阶左右,同时显著减少了重新初始化的计算时间,特别在8线程条件下,所获的最佳加速比能够达到5。 展开更多
关键词 level set函数 重新初始化 快速步进法 并行 分区 并行算法 加速比
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Level set函数快速步进重构并行算法的改进 被引量:4
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作者 黄筱云 董国海 +1 位作者 常佳夫 蒋学炼 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期836-842,共7页
为提高level set函数快速步进重构过程的并行计算效率,本文提出一种改进的分区并行重构算法。与原有分区并行算法相比,优化了子区域间的同步方案,缩短了level set函数并行重构的计算时间。运用OpenMP多线程技术,建立了相应的并行计算模... 为提高level set函数快速步进重构过程的并行计算效率,本文提出一种改进的分区并行重构算法。与原有分区并行算法相比,优化了子区域间的同步方案,缩短了level set函数并行重构的计算时间。运用OpenMP多线程技术,建立了相应的并行计算模型,实现了圆球、圆环管和哑铃等值面并行重构。并行重构数值结果表明:只要子区域均分初始表面边界,level set函数全局或局部并行重构均具有良好加速比,8线程的最大加速比可接近6。 展开更多
关键词 level set函数 快速步进法 重构 并行算法 多线程技术 OpenMP多线程技术
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基于Level Set方法的风暴追踪
3
作者 傅圣雪 岳秀明 王敏 《灾害学》 CSCD 2009年第2期12-15,共4页
利用现代计算机技术和信息处理技术,建立灾害性天气预警系统,是对灾害性天气进行识别和预报的最有效手段之一。研究探索风暴运动过程中多普勒雷达图像的数据处理和算法优化,是预警系统工作中的关键技术。基于计算机技术,应用TITAN算法... 利用现代计算机技术和信息处理技术,建立灾害性天气预警系统,是对灾害性天气进行识别和预报的最有效手段之一。研究探索风暴运动过程中多普勒雷达图像的数据处理和算法优化,是预警系统工作中的关键技术。基于计算机技术,应用TITAN算法及改进的Level set方法可以较好地实现对雷达图像中风暴体的追踪,提高灾害性天气预警效率。 展开更多
关键词 多普勒天气雷达 TITAN算法 level set方法 风暴体追踪
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结合快速步进法的Level Set人体足部图像分割 被引量:1
4
作者 蒋爱 李晓宁 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2010年第24期5310-5313,共4页
针对Level Set算法运算速度较慢和易产生边缘泄露的不足,引入了结合快速步进的Level Set算法,提出了一套完整的分割人体足部骨骼图像技术路线。修正了原始"光切片"图像噪声多的不足,通过预处理去除噪声、增强边缘;设定分割初始点和运... 针对Level Set算法运算速度较慢和易产生边缘泄露的不足,引入了结合快速步进的Level Set算法,提出了一套完整的分割人体足部骨骼图像技术路线。修正了原始"光切片"图像噪声多的不足,通过预处理去除噪声、增强边缘;设定分割初始点和运算参数,运行改进的Level Set算法提取骨骼区域;运行形态学开操作进行边缘断裂和毛刺修复。实验结果表明,该处理流程具有较好的准确度和鲁棒性,与经典Level Set算法相比,改进的算法能提高19%~36%的运行速度。 展开更多
关键词 足部 预处理 图像分割 快速步进 levelset算法
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牙弓曲线约束的多水平集主次统计模型的Levelset算法
5
作者 梁英蓬 唐平 +3 位作者 陈松龄 江小平 李芳 夏迁 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2014年第4期1239-1241,1245,共4页
为了有效地从CT图像中分割下颌神经管,提出了牙弓曲线约束的多水平集主次统计模型的Levelset算法。该算法在分析目前下颌神经管分割算法存在的问题,利用多水平集主次统计模型设计回馈控制,并基于局部牙弓曲线约束分析方法提出。实验表... 为了有效地从CT图像中分割下颌神经管,提出了牙弓曲线约束的多水平集主次统计模型的Levelset算法。该算法在分析目前下颌神经管分割算法存在的问题,利用多水平集主次统计模型设计回馈控制,并基于局部牙弓曲线约束分析方法提出。实验表明算法能有效提高下颌神经管分割的收敛速度与精度。 展开更多
关键词 牙弓曲线 多水平集算法 主次统计模型 下颌神经管
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考虑宏观结构性能的多材料微结构拓扑优化设计 被引量:1
6
作者 张磊 倪绍豪 +2 位作者 蒋国璋 张严 宫逸文 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期185-193,共9页
多孔微结构材料以其质量轻、比刚度/比强度高、抗冲击等优异力学性能,被广泛应用于航空航天等工程领域。相比单一材料设计,多材料设计可获得力学性能更优的微结构拓扑构型。拓扑优化是实现多材料布局设计的有效方法之一。通过构建基于... 多孔微结构材料以其质量轻、比刚度/比强度高、抗冲击等优异力学性能,被广泛应用于航空航天等工程领域。相比单一材料设计,多材料设计可获得力学性能更优的微结构拓扑构型。拓扑优化是实现多材料布局设计的有效方法之一。通过构建基于差集的多材料水平集描述模型和交替活动相算法,提出了基于参数化水平集的多材料微结构拓扑优化设计方法。首先,构建了基于差集的多材料水平集描述模型,利用N个水平集函数实现N+1相材料拓扑的精确描述。然后,引入交替活动相算法,将原始N+1相多材料优化问题分解为N(N+1)/2个双相材料优化子问题,以减少设计变量与约束条件,提高计算效率。最后,采用均匀化方法计算多材料微结构的等效弹性张量,以宏观结构柔度最小化为优化目标,各相材料用量为约束条件,构建多材料微结构拓扑优化模型,并利用优化准则法实现上述优化模型的高效求解。数值算例结果表明,所提方法可有效实现多材料微结构的拓扑优化设计,所设计微结构均具有光滑的结构边界和清晰的材料界面。 展开更多
关键词 拓扑优化 多材料微结构 水平集方法 均匀化方法 交替活动相算法
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耳蜗长度的无创伤性测量及其横断面的提取 被引量:3
7
作者 刁现芬 陈思平 +1 位作者 梁长虹 吴佩娜 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期149-152,共4页
针对耳蜗尺寸小、形状复杂的特点,给出了一种测量人类耳蜗长度的无创伤性测量方法。首先,使用三维窄带水平集算法从颞骨螺旋CT图像中分割出耳蜗。其次,采用自动跟踪算法提取耳蜗底周质心。再次,采用人机交互的方法提取耳蜗中周、顶周部... 针对耳蜗尺寸小、形状复杂的特点,给出了一种测量人类耳蜗长度的无创伤性测量方法。首先,使用三维窄带水平集算法从颞骨螺旋CT图像中分割出耳蜗。其次,采用自动跟踪算法提取耳蜗底周质心。再次,采用人机交互的方法提取耳蜗中周、顶周部分的质心。最后,提取的耳蜗质心点之间使用Cardinal样条插值,得到光滑的耳蜗中心线,该中心线的长度即为所测耳蜗的长度。借助耳蜗中心线,还可实现沿耳蜗长度方向任一位置的垂直横断面的提取。该方法不仅可测量形状正常的耳蜗,对于耳蜗畸形的情况同样适用。应用颞骨螺旋CT数据测量的耳蜗长度与显微解剖测量结果进行了比较,无显著性差异。 展开更多
关键词 耳蜗长度 图像分割 窄带水平集算法
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基于稀疏场水平集的荔枝图像分割算法 被引量:23
8
作者 毛亮 薛月菊 +4 位作者 孔德运 刘国瑛 黄珂 卢启福 王楷 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期345-349,共5页
为了给采摘机器人提供完整的荔枝果实轮廓,该文选择HSV彩色空间中色调H分量的旋转分量作为图像分割的特征;然后,通过模糊聚类算法自动获取合适的初始演化曲线轮廓,再利用稀疏场水平集方法对目标区域轮廓进行精确提取;最后,对分割的区域... 为了给采摘机器人提供完整的荔枝果实轮廓,该文选择HSV彩色空间中色调H分量的旋转分量作为图像分割的特征;然后,通过模糊聚类算法自动获取合适的初始演化曲线轮廓,再利用稀疏场水平集方法对目标区域轮廓进行精确提取;最后,对分割的区域进行标记,并利用图像标记来恢复分割区域的原始图像。结果表明,该算法不仅很好地克服随机噪声的影响,而且很好地保持果实区域的完整性,使成熟荔枝分割的正确率达到了84.1%。 展开更多
关键词 算法 图像分割 模糊聚类 荔枝 稀疏场 水平集
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基于图像处理的作物病害自动识别系统的研究 被引量:31
9
作者 刘君 王振中 +2 位作者 李宝聚 郇中丹 黄海洋 《计算机工程与应用》 CSCD 2012年第13期154-158,180,共6页
为了实现对作物病害检测与防治的自动化,构建了一个基于叶片病斑图像处理的计算机诊断系统,以实现作物叶部病害的自动识别。该系统依据作物病叶颜色差异,用EM算法和偏微分方程水平集模型等图像分割算法,从图像中获取完整准确的病斑;然... 为了实现对作物病害检测与防治的自动化,构建了一个基于叶片病斑图像处理的计算机诊断系统,以实现作物叶部病害的自动识别。该系统依据作物病叶颜色差异,用EM算法和偏微分方程水平集模型等图像分割算法,从图像中获取完整准确的病斑;然后提取病斑的颜色、形状和纹理特征,运用主成分分析方法对数据进行降维处理;最后采用神经网络和支持向量机方法对这些特征进行学习与分类,以及病害识别。系统已试用于黄瓜、番茄等园艺作物叶部病害的自动诊断与识别,其优点是自动化程度高,识别准确率在一定条件下较好。 展开更多
关键词 叶部病害 自动识别 图像分割 EM算法 水平集方法
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Snake模型的研究进展 被引量:14
10
作者 陈立潮 牛玉梅 +1 位作者 潘理虎 张秀琴 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2014年第7期1931-1936,共6页
为进一步理解Snake模型,首先以归类方式系统地总结了Snake模型的各种改进模型及其最新应用状况;在此基础上,讨论了Snake模型的研究难点和发展趋势。分析结果表明,虽然Snake各种改进模型和基本Snake模型有较大的差异,但其研究思想一脉相... 为进一步理解Snake模型,首先以归类方式系统地总结了Snake模型的各种改进模型及其最新应用状况;在此基础上,讨论了Snake模型的研究难点和发展趋势。分析结果表明,虽然Snake各种改进模型和基本Snake模型有较大的差异,但其研究思想一脉相承。此外,可针对各种改进模型的优缺点将其应用到不同场景中。 展开更多
关键词 SNAKE模型 梯度矢量流 测地线轮廓模型 水平集 变分水平集 B-SNAKE 动态规划 贪婪算法
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水平集方法中符号距离函数快速重构 被引量:13
11
作者 肖昌炎 赵永明 +1 位作者 张素 陈亚珠 《信号处理》 CSCD 2003年第6期551-555,共5页
符号距离函数重构是水平集方法中必不可少、且相当费时的步骤。本文分类比较了符号距离函数的构造方法;对两类快速算法:基于程差方程的显式方法和基于偏微分方程的隐式方法,进行不同程度的改进;通过对比实验验证算法有效性,从实验结果... 符号距离函数重构是水平集方法中必不可少、且相当费时的步骤。本文分类比较了符号距离函数的构造方法;对两类快速算法:基于程差方程的显式方法和基于偏微分方程的隐式方法,进行不同程度的改进;通过对比实验验证算法有效性,从实验结果分析了各方法的优缺点。最后介绍两类方法在水平集方法图像分割中的具体应用。 展开更多
关键词 符号距离函数 函数重构 水平集方法 偏微分方程 图像分割
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工程项目工期——成本综合模糊优化 被引量:22
12
作者 杨湘 张连营 张杰 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第3期46-50,共5页
针对工程项目中工期的不确定性,本文提出了一种综合模糊集合论与遗传算法的新方法来解决工期—— 成本优化问题。该算法能较好的寻找项目在不同风险水平下的工期——成本优化的最优解,同时能深入分析工期 和成本的理想平衡点,为决策者... 针对工程项目中工期的不确定性,本文提出了一种综合模糊集合论与遗传算法的新方法来解决工期—— 成本优化问题。该算法能较好的寻找项目在不同风险水平下的工期——成本优化的最优解,同时能深入分析工期 和成本的理想平衡点,为决策者提供相关信息,用于指导实践。 展开更多
关键词 模糊集合论 遗传算法 不确定性 风险水平
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基于水平集的3D动画 被引量:2
13
作者 夏利民 谷士文 沈新权 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2002年第2期236-241,共6页
将水平集方法引入 3D动画中 ,提出了一种新的动画方法 .用一形变模型表示物体的表面 ,由模型的变形来实现动画 ,为了使模型能自适应改变其拓扑结构 ,将模型的进化问题转化为函数的水平集进化问题 .同时采用了一种新颖的速度延伸方法来... 将水平集方法引入 3D动画中 ,提出了一种新的动画方法 .用一形变模型表示物体的表面 ,由模型的变形来实现动画 ,为了使模型能自适应改变其拓扑结构 ,将模型的进化问题转化为函数的水平集进化问题 .同时采用了一种新颖的速度延伸方法来实现水平集进化以提高建模精度 ;为了加快建模的速度 ,结合狭窄区域技术和多分辨率方法 ,提出了基于水平集方法的 3D动画快速算法 . 展开更多
关键词 形变模型 水平集 狭窄区域技术 多分辨率方法 3D动画 计算机动画
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基于水平集的遗传算法优化的改进 被引量:12
14
作者 李庆华 杨世达 阮幼林 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2006年第9期1624-1629,共6页
现有的遗传算法大多数没有给出收敛性准则,且存在早熟收敛和收敛速度较慢的难题,为此提出一类新型遗传算法.该算法首先从被优化函数的因变量出发,引入了水平集的新概念,对每一代种群进行分类,把与目标相关的所有信息有机地结合在一起,... 现有的遗传算法大多数没有给出收敛性准则,且存在早熟收敛和收敛速度较慢的难题,为此提出一类新型遗传算法.该算法首先从被优化函数的因变量出发,引入了水平集的新概念,对每一代种群进行分类,把与目标相关的所有信息有机地结合在一起,从而提高了算法的优化速度;其次通过对变异算子进行改进,提高了种群的多样性,有效地避免了遗传算法的早熟收敛;同时还证明了变异算子能提高种群多样性以及新算法能收敛于全局最优解,最后给出了算法的收敛准则.实验表明,该算法正确有效,搜索效率与精度均优于其他方法. 展开更多
关键词 遗传算法 水平集 平衡变异算子 收敛准则
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基于阈值区间的水平集算法在耳蜗分割中的应用 被引量:5
15
作者 刁现芬 陈思平 +1 位作者 梁长虹 汪元美 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期262-266,共5页
为了获取独立的三维耳蜗模型,提出了一种交互式、半自动、由粗到细、结合三维显示反馈的耳蜗分割方法.浏览二维切片,调节图像强度区间并选取感兴趣区域,从颞骨螺旋CT(computed tomography)图像中对耳蜗进行粗分割;采用基于阈值区间的三... 为了获取独立的三维耳蜗模型,提出了一种交互式、半自动、由粗到细、结合三维显示反馈的耳蜗分割方法.浏览二维切片,调节图像强度区间并选取感兴趣区域,从颞骨螺旋CT(computed tomography)图像中对耳蜗进行粗分割;采用基于阈值区间的三维水平集(level set)分割算法对耳蜗进行细分割.应用可视化技术,对分割结果进行实时显示,显示结果作为用户进行参数调节的参考依据,经过多次人机交互,直至获得满意的分割结果.利用临床颞骨螺旋CT图像进行耳蜗分割实验,结果表明该方法适合于分割结构复杂且表面光滑的目标. 展开更多
关键词 耳蜗 图像分割 水平集算法 可视化
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一种新的水平集图像分割模型 被引量:4
16
作者 王卫卫 杨塨鹏 +1 位作者 吕畅 杨艳琦 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期39-45,91,共8页
在Chan-Vese模型基础上,引入一个非凸的正则项,提出了一个新的变分水平集模型.一方面利用正则项的非凸性可起到更好的边缘保护作用,另一方面为水平集的演化增加了一个驱动力.同时,利用Nesterov算法实现了模型的快速求解.实验结果表明,与... 在Chan-Vese模型基础上,引入一个非凸的正则项,提出了一个新的变分水平集模型.一方面利用正则项的非凸性可起到更好的边缘保护作用,另一方面为水平集的演化增加了一个驱动力.同时,利用Nesterov算法实现了模型的快速求解.实验结果表明,与Chan-Vese模型相比,该模型在准确分割出图像目标的同时更好地刻画了边缘. 展开更多
关键词 图像分割 变分法 水平集 Nesterov算法
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求总极值问题的最优性条件(英文) 被引量:12
17
作者 邬冬华 田蔚文 张连生 《运筹学学报》 CSCD 2000年第1期33-42,共10页
郑权提出了求总极值问题的积分-水平集的概念性算法,同时给出了最优性条件.本文提出了修正的积分-水平集算法,并且给出了类似的总极值存在的最优性条件。
关键词 总极值问题 积分-水平集算法 最优性条件
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序列磁共振颅脑影像的脑组织自动提取方法 被引量:5
18
作者 贾迪 杨金柱 +2 位作者 张一飞 赵大哲 于戈 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1781-1787,共7页
为自动从MR脑影像中提取脑组织,提出一种新颖的脑组织提取算法。该算法在水平集算法的基础上,通过结合形态学方法,可以较为准确地截断脑组织与非脑组织粘连的部分。首先采用C-V模型对输入的影像进行预分割,由于某些脑组织会与视觉神经... 为自动从MR脑影像中提取脑组织,提出一种新颖的脑组织提取算法。该算法在水平集算法的基础上,通过结合形态学方法,可以较为准确地截断脑组织与非脑组织粘连的部分。首先采用C-V模型对输入的影像进行预分割,由于某些脑组织会与视觉神经等部位的灰度相同,而C-V模型是基于区域平均灰度的分割,因此导致分割后无法提取脑组织。为了解决这一问题,采用一种形态学的腐蚀膨胀算法,通过循环腐蚀边界,得到粘连组织分离时刻的影像,再通过膨胀算法,使分离后的影像膨胀到腐蚀前的位置,与水平集算法结果取交集,从而完成脑组织的正确提取。为了提高实用性,采用改进后的水平集算法进行求解,在确保结果正确的基础上极大地提高了分割速度。算法适用于二维及三维的脑组织提取,实验结果表明,该算法具备良好的准确性、通用性与实用性。 展开更多
关键词 脑组织分割 水平集 C-V模型 区域增长 形态学算法
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联合自然梯度和AdamW算法的RSF图像分割模型 被引量:9
19
作者 蔡玉芳 王涵 +1 位作者 李琦 王小军 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期261-270,共10页
关键零件内部复杂结构的精密测量是高端制造领域攻克的难题。当采用工业CT技术实现对象内部结构精密测量时,面临目标图像灰度不均匀性、边缘模糊、伪影等问题。有鉴于此,本文研究了局部能量最小化模型(RSF)的图像分割方法,引入自然梯度... 关键零件内部复杂结构的精密测量是高端制造领域攻克的难题。当采用工业CT技术实现对象内部结构精密测量时,面临目标图像灰度不均匀性、边缘模糊、伪影等问题。有鉴于此,本文研究了局部能量最小化模型(RSF)的图像分割方法,引入自然梯度和AdamW算法分别提高了RSF模型的收敛速度和参数自适应性。首先,在统计流形上计算自然梯度,提高梯度下降效率和RSF模型收敛速度;其次,采用AdamW算法实现RSF模型的高斯核函数尺度大小自适应控制。与经典RSF模型相比,改进后的RSF模型迭代次数减少了1353次,迭代次数降低约76.79%,迭代时间减少约43.61%,测针球面半径和航空燃油喷嘴圆柱直径测量误差均较小,既保持了原模型亚像素分割精度,又大幅提高了模型收敛速度和鲁棒性。 展开更多
关键词 主动轮廓模型 水平集 自然梯度 AdamW算法 高斯核函数 参数自适应 图像分割
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一种改进的快速C-V水平集红外图像分割 被引量:7
20
作者 危自福 毕笃彦 马时平 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2010年第3期347-352,共6页
当红外图像中包含较强噪声时,C-V模型水平集分割方法会产生大量冗余轮廓;同时,C-V水平集采用偏微分方程(PDE)实现,存在计算量大、分割速度慢的缺点。为此,本文提出了改进的快速算法,该算法保留了C-V模型的全局优化特性,并通过窗口滤波... 当红外图像中包含较强噪声时,C-V模型水平集分割方法会产生大量冗余轮廓;同时,C-V水平集采用偏微分方程(PDE)实现,存在计算量大、分割速度慢的缺点。为此,本文提出了改进的快速算法,该算法保留了C-V模型的全局优化特性,并通过窗口滤波整合图像邻域空间信息来构建曲线进化的外部速度,从而提高C-V模型的抗噪性并减少分割中产生的冗余轮廓;采用基于双链表的快速水平集算法来实现曲线的演化,去除了传统算法中的重新初始化和PDE求解的过程,减少了迭代步数,提高了分割的速度。实验结果表明,本文算法对边缘模糊、噪声较大的红外图像能实现快速而有效的分割。 展开更多
关键词 图像分割 红外图像 C-V模型 快速水平集算法
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