MATLAB实现的几何活动轮廓模型Level Set图像分割系统

资 源 简 介

本项目使用MATLAB实现了基于Level Set方法的几何活动轮廓模型，支持图像中目标物体的自动或半自动分割。系统通过初始化水平集函数并驱动轮廓演化，精准捕捉目标几何边界，适用于医学影像、计算机视觉等领域的图像分析任务。

详 情 说 明

基于Level Set方法的几何活动轮廓模型图像分割系统

项目介绍

本项目实现了一个基于Level Set（水平集）方法的几何活动轮廓模型，用于解决图像分割任务。系统通过隐式表示的活动轮廓演化，能够自动或半自动地分割图像中的目标物体，有效捕捉复杂几何边界并处理拓扑变化。该模型利用曲率驱动的偏微分方程进行轮廓演化，具有良好的数值稳定性和边界捕捉能力。

功能特性

• 水平集函数初始化：支持圆形、矩形等基本几何形状初始化，也可加载手动标注的初始轮廓
• 曲率驱动演化：实现基于曲率规整化的轮廓演化算法，保证演化过程平滑稳定
• 拓扑自适应：隐式水平集表示天然支持拓扑结构变化，可自动处理分裂与合并
• 多参数配置：提供时间步长、迭代次数、平滑系数、速度函数参数等可调参数
• 结果可视化：生成分割边界坐标、二值分割图像、演化过程动画等多种输出形式
• 质量评估：提供Dice系数、Hausdorff距离等量化指标评估分割精度

使用方法

1. 准备输入数据：加载待分割的灰度图像（uint8类型，M×N矩阵）
2. 设置初始轮廓：选择初始化方式（圆形/矩形/自定义轮廓）并定义位置参数
3. 配置算法参数：根据图像特性调整时间步长、迭代次数、平滑系数等参数
4. 执行分割算法：运行主程序开始轮廓演化过程
5. 查看输出结果：获取最终水平集函数、二值分割图、边界坐标及质量评估指标
6. 可视化分析：查看演化动画和分割结果叠加显示

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• Image Processing Toolbox图像处理工具箱
• 推荐内存：4GB以上
• 支持常见图像格式（JPG、PNG、TIFF等）

文件说明

主程序文件整合了水平集图像分割的核心处理流程，主要功能包括：读取输入图像数据并执行预处理操作，根据用户选择生成或载入初始轮廓设置，配置演化过程所需的各项算法参数并完成数值求解，管理轮廓迭代演化的完整过程直至收敛，提取最终分割结果并计算相关质量评价指标，同时负责生成多种形式的可视化输出展示。