[发明专利]实现三维图像多相分割计算机装置及三维分割方法、设备

权利要求书

1.一种实现三维图像多相分割的计算机装置，其特征在于，包括：

区域划分模块，用于为待处理三维图像待分割的各区域设置基于Heaviside函数的特征函数以确定各区域边界，以确保所述待处理三维图像的每个像素点自动落入唯一的一个区域内；

图像分割模块，用于利用预先构建的三维图像多相分割模型将所述待处理三维图像分割为多个不相交的区域；

其中，所述图像分割模块包括模型预构建子模块和参数计算子模块；所述模型预构建子模块用于基于1个连续水平集函数的多层水平集、将三维图像分割为多个互不重叠且各自独立的区域，构建所述三维图像多相分割模型；所述参数计算子模块用于利用能量最小化方法，经过多次迭代计算所述三维图像多相分割模型的各项参数值；

所述基于1个连续水平集函数的多层水平集、将三维图像分割为多个互不重叠且各自独立的区域，构建所述三维图像多相分割模型为：通过1个连续水平集函数的n个水平集，将图像划分为n个互不重叠各自独立的区域；

所述区域划分模块为利用规整化Heaviside函数关系计算式为第n个区域Ω_n设置特征函数χ_n(φ)，所述规整化Heaviside函数关系计算式为：

χ_n(φ)＝H(φ-l_n-1)(1-H(φ-l_n)),l_n-1＜φ(x)≤l_n，n＝1，2，3……；

式中，φ(x)∈[l₀,l_n],(0＝l₀＜l₁＜…＜l_n)，且n为分割得到的区域个数，H()为Heaviside函数，l_n为所述连续水平集函数第n个水平集。

2.根据权利要求1所述的实现三维图像多相分割的计算机装置，其特征在于，所述模型预构建子模块为基于多相图像分割变分水平集关系计算式构建所述三维图像多相分割模型，所述多相图像分割变分水平集关系计算式为：

且φ(x)∈[l₀,l_n],(0＝l₀＜l₁＜…＜l_n)，l_i∈Z；

式中，f为所述待处理三维图像的图像强度，φ为所述连续水平集函数，χ_i(φ)为第i个区域的特征函数，H()为Heaviside函数，u_i＝(u₁,u₂,…,u_n)为所述待处理三维图像的图像强度在各区域的分段常值，l_n为所述连续水平集函数第n个水平集，γ_i为边缘项的权重参数，n为分割得到的区域个数。

3.根据权利要求1或2所述的实现三维图像多相分割的计算机装置，其特征在于，还包括图像去噪模块；所述图像去噪模块用于对所述待处理三维图像的分割结果图进行几何去噪处理，以得到多个光滑子图像。

4.根据权利要求3所述的三维图像多相分割的计算机装置，其特征在于，所述参数计算子模块包括：

能量泛函计算单元，用于基于能量泛函等价关系计算式计算所述连续水平集函数的能量泛函，所述能量泛函等价关系计算式为：

式中，f为所述待处理三维图像的图像强度，φ为所述连续水平集函数，χ_i(φ)为第i个区域的特征函数，u_i＝(u₁,u₂,…,u_n)为所述待处理三维图像的图像强度在各区域的分段常值，l_n为所述连续水平集函数第n个水平集，n为分割得到的区域个数，γ_i为权重参数，δ()为Dirac函数；

水平集函数计算单元，用于利用Split-Bregman投影算法和交替优化方法计算所述能量泛函的极值。