使用Fast Marching方法完成三维图像分割

资 源 简 介

使用Fast Marching方法完成三维图像分割

详 情 说 明

Fast Marching方法是一种基于水平集理论的数值计算技术，特别适用于解决三维医学图像分割问题。该方法将图像分割过程模拟为波前传播的物理过程，通过计算波前到达各像素点的时间来实现区域划分。

在MATLAB实现中，核心思路是将三维图像矩阵视为传播介质。用户设定的初始种子点相当于波源，算法会根据图像梯度或灰度特征自动推导传播速度场（或直接指定均匀速度）。当波前传播时间超过预设的速度阈值时，传播自动终止，此时被波前覆盖的区域即为分割目标。

速度阈值的选择直接影响分割边界的定位精度：较高的阈值会导致欠分割（包含背景区域），较低的阈值可能引发过分割（丢失目标细节）。种子点的位置通常需要放置在目标区域内，可通过交互式选择或自动检测获取。

最终输出的二值矩阵中，逻辑值1代表被分割出的目标区域，0代表背景。该方法的优势在于能自然处理拓扑结构变化，且计算效率优于传统水平集方法。对于包含弱边界的复杂三维结构（如血管、肿瘤），可结合各向异性速度函数提升分割效果。