基于MATLAB的主动轮廓模型Snake图像分割算法实现

资 源 简 介

该项目使用MATLAB实现了经典的Snake主动轮廓模型，通过能量最小化方法自动检测目标轮廓。支持交互式初始化曲线，并迭代优化轮廓贴合图像边界，适用于基础图像分割任务。

详 情 说 明

基于主动轮廓模型的简单Snake图像分割算法实现

项目介绍

本项目实现了经典的Snake主动轮廓模型（Active Contour Model）算法，用于二维灰度图像的目标轮廓自动检测与分割。该算法通过能量最小化方法，使初始轮廓曲线在内部能量（平滑约束）和外部能量（图像梯度吸引）的共同作用下逐步演化，最终贴合目标的真实边界。本项目为简化版本，提供了基础的交互式初始化与迭代优化功能，适用于教学演示及简单图像分割任务。

功能特性

• 交互式轮廓初始化：支持用户手动设定或程序化定义初始轮廓点。
• 能量最小化优化：整合内部能量（弹性与刚性约束）与外部能量（图像梯度场），通过迭代求解能量极小值。
• 参数灵活可调：提供弹性系数α、刚性系数β、步长γ、迭代次数等关键参数接口，并可选择高斯平滑预处理参数σ。
• 结果可视化：生成轮廓演化过程能量变化曲线，并叠加显示初始轮廓与最终分割结果于原图。
• 收敛状态监控：输出算法收敛情况、实际迭代次数及最终能量值等状态信息。

使用方法

1. 准备输入数据：加载待分割的二维灰度图像（M×N的uint8矩阵）并指定初始轮廓点坐标（n×2矩阵）。
2. 设置算法参数：配置弹性系数α、刚性系数β、步长γ、最大迭代次数，必要时设定高斯平滑参数σ。
3. 执行分割算法：运行主程序，算法将自动进行迭代优化。
4. 获取输出结果：程序返回最终轮廓坐标、能量变化曲线图、结果可视化图像以及收敛状态报告。

系统要求

• 操作系统：Windows / Linux / macOS
• 软件环境：MATLAB R2016a 或更高版本
• 依赖工具包：Image Processing Toolbox（用于图像读写与梯度计算）

文件说明

主程序文件整合了算法的核心流程，具体包括图像数据的读取与预处理、初始轮廓的交互式设置或程序化定义、Snake能量函数中内部力与外部力的计算、基于迭代最小化的轮廓曲线演化控制、算法收敛性的实时判断，以及最终分割轮廓坐标、能量变化曲线与可视化结果图像的生成与输出功能。