梯度向量流的各向异性扩散分析

ＩＳＳＮ１０００—９８２５，ＣＯＤＥＮＲＵＸＵＥＷ

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｆｔｗａｒｅ，Ｖ０１．２１，Ｎｏ．４，Ａｐｒｉｌ２０１０，ＰＰ．６１２—６１９

ｄｏｉ：１０．３７２４／ＳＥＪ．１００１．２０１０．０３５２３

＠ｂｙＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｏｆｔｗａｒｅ．ｔｈｅＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ．Ａｌｌｒｉｇｈｔｓｒｅｓｅｒｖｅｄ．

梯度向量流的各向异性扩散分析牛

宁纪锋１，２＋，吴成柯１，姜光１，刘侍刚３

１（西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室，陕西西安７１００７１）

２（西北农林科技大学信息工程学院，陕西杨凌７１２１００）

３（西安交通大学电子与信息工程学院，陕西西安７１００４９）

ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＤｉｆｆｕｓｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＧｒａｄｉｅｎｔＶｅｃｔｏｒＦｌｏｗ

ＮＩＮＧＪｉ．Ｆｅｎ９１’２＋，ＷＵＣｈｅｎｇ．Ｋｅｌ，ＪＩＡＮＧＧｕａｎ９１，ＬＩＵＳｈｉ．Ｇａｎ９３

１（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＳｅｒｖｉｃｅｓＮｅｔｗｏｒｋｓ，ＸｉｄｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００７１，Ｃｈｉｎａ）

２（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＡ＆ＦＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ７１２１００，Ｃｈｉｎａ）

３（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｌｌＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００４９，Ｃｈｉｎａ）＋Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ：Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｉｆｅｎｇ＿ｎｉｎｇ＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｒｎ

Ｅ—ｍａｉｌ：ｊｏｓ＠ｉｓｃａｓ．ａｃ．锄ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｏｓ．ｏｒｇ．ｃｎＴｅｌ／Ｆａｘ：＋８６．１０—６２５６２５６３

Ｎｉｎｇ

ＪＦ，ＷｕＣＫ，ＪｉａｎｇＧ，ＬｉｕＳＧ．Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃｄｉｆｆｕｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｇｒａｄｉｅｎｔｖｅｃｔｏｒｆｌｏｗ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｆｔｗａｒｅ，２０１０，２１（４）：６１２—６１９．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗｄｏｓ．ｏｒｇ．ｃｎ／１０００—９８２５／３５２３．ｈｔｍ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｅｗｅｘｔｅｒｎａｌｆｏｒｃｅｆｉｅｌｄｆｏｒａｃｔｉｖｅｃｏｎｔｏｕｒｍｏｄｅｌ，ｃａｌｌｅｄａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃｇｒａｄｉｅｎｔｖｅｃｔｏｒｆｌｏｗ，ｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｔｈａｔｇｒａｄｉｅｎｔｖｅｃｔｏｒｆｌｏｗ（ＧＶＦ）ｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｅｎｔｅｒｔｈｅｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ．ＴｈｅｄｉｆｆｕｓｉｏｎｔｅｒｍｏｆＧＶＦｉｓｔｈｅｉｓｏｔｒｏｐｉｃａｎｄｈｉｇｈｌｙｓｍｏｏｔｈＬａｐｌａｃｉａｎｏｐｅｒａｔｏｒｗｉｔｈｔｈｅｓａｍｅｄｉｆｆｕｓｉｏｎｓｐｅｅｄａｌｏｎｇｔａｎｇｅｎｔａｎｄｎｏｒｍａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ．ＴｈｅｄｉｆｆｕｓｉｏｎｏｆＬａｐｌａｃｉａｎｏｐｅｒａｔｏｒｉｓａｃｔｕａｌｌｙｄｅｃｏｍｐｏｓｅｄｉｎｔｏｔｈｅｔａｎｇｅｎｔａｎｄｎｏｒｍａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｂｙｔｈｅｌｏｃａｌｉｍａｇｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎａｌｏｎｇｔｈｅｔａｎｇｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｅｎｈａｎｃｅｓｔｈｅｅｄｇｅ，ｗｈｉｌｅｄｉｆｆｕｓｉｏｎ

ａｌｏｎｇｔｈｅｎｏｒｍａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎｒｅｍｏｖｅｓｎｏｉｓｅａｎｄｐｒｏｐａｇａｔｅｓｔｈｅｆｏｒｃｅｆｉｅｌｄ．Ｔｈｉｓ

ｐａｐｅｒｄｅｖｅｌｏｐｓａｎａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ

ｇｒａｄｉｅｎｔｖｅｃｔｏｒｆｌｏｗｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｄｉｆｆｕｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆＧＶＦａｌｏｎｇｔａｎｇｅｎｔａｎｄｎｏｒｍａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ。Ｉｎｔｈｅ

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ｎｏｒｍａｌａｎｄ

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ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｉｍａｇｅ．ＴｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈＧＶＦ，ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｓｅｔｗｏｄｉｆｆｕｓｉｏｎａｃｔｉｏｎｓｃａｎｅｎｔｅｒｌｏｎｇ，ｔｈｉｎｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｒａｄｉｅｎｔｖｅｃｔｏｒｆｌｏｗ；ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃｄｉｆｆｕｓｉｏｎ；Ｌａｐｌａｃｉａｎｏｐｅｒａｔｏｒ；ａｃｔｉｖｅｃｏｎｔｏｕｒｍｏｄｅｌ；ｉｍａｇｅｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ

摘要：为了解决梯度向量流力场（ｇｒａｄｉｅｎｔｖｅｃｔｏｒｎｏｗ，简称ＧＶＦ）难以进入目标凹部的问题，提出了一种新的主动轮廓模型外力场一一各向异性梯度向量流．ＧＶＦ的扩散项是各向同性且光滑性强的拉普拉斯算子，它在各个方向的扩散速度相同．拉普拉斯算子根据图像的局部结构可分为沿边界法线和切线方向的扩散，沿切线方向的扩散具有增

?ＳｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａｕｎｄｅｒＧｒａｎｔＮｏｓ．６０５３２０６０，６０７７５０２０，６０８０５０１６（国家自然科学基金）；ｔｈｅ“ｌｌｌＰｒｏｊｅｃｔ”ｏｆＣｈｉｎａｕｎｄｅｒＧｒａｎｔＮｏ．Ｂ０８０３８（高等学校学科创新引智计划）；ｔｈｅＣｈｉｎａＰｏｓｔｄｏｃｔｏｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｕｎｄｅｒＧｒａｎｔＮｏ．２００８０４３０２０１（中国博士后基金）；ｔｈｅＣｈｉｎｅｓｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＦｕｎｄｕｎｄｅｒＧｒａｎｔＮｏ．ＱＮ２００９０９１（中央高校基本科研业务费专项资金）

Ｒｅｃｅｉｖｅｄ２００８?０４－０７；Ｒｅｖｉｓｅｄ２００８－０８—０７；Ａｃｃｅｐｔｅｄ２００８—１ｌ?ｌＯ

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