A New Multistage Medical Segmentation Method Based on Superpixel and Fuzzy Clustering

The medical image segmentation is the key approach of image processing for brain MRI images. However, due to the visual complex appearance of image structures and the imaging characteristic, it is still challenging to automatically segment brain MRI image. A new multi-stage segmentation method based on superpixel and fuzzy clustering (MSFCM) is proposed to achieve the good brain MRI segmentation results. The MSFCM utilizes the superpixels as the clustering objects instead of pixels, and it can increase the clustering granularity and overcome the influence of noise and bias effectively. In the first stage, the MRI image is parsed into several atomic areas, namely, superpixels, and a further parsing step is adopted for the areas with bigger gray variance over setting threshold. Subsequently, designed fuzzy clustering is carried out to the fuzzy membership of each superpixel, and an iterative broadcast method based on the Butterworth function is used to redefine their classifications. Finally, the segmented image is achieved by merging the superpixels which have the same classification label. The simulated brain database from BrainWeb site is used in the experiments, and the experimental results demonstrate that MSFCM method outperforms the traditional FCM algorithm in terms of segmentation accuracy and stability for MRI image

A generalized level set formulation of the Mumford-Shah functional for brain MR image segmentation

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Level-Set-Segmentierung von Rattenhirn-MRTs

In dieser Arbeit wird die Segmentierung von Gehirngewebe aus magnet-resonanz-tomographischen Kopfaufnahmen von Ratten mittels Level-Set-Methoden vorgestellt. Dieses so genannte Skull-Stripping stellt einen wichtigen Vorverarbeitungsschritt für quantitative, morphometrische Untersuchungen oder aber Visualisierungsaufgaben dar. Ein kontrastbasierter Segmentierungsalgorithmus wird von einem Pseudo-3DAnsatz in einen echt-dreidimensionalen Segmentierer überführt. Die durch die Level-Set-Funktion beschriebene Kontur wird mittels einer partiellen Differentialgleichung iterativ deformiert und den Grenzen des zu segmentierenden Objektes angenähert. Die Geschwindigkeitsfunktion, welche lokale Kontraste auf der Konturnormalen auswertet und so die Oberflächenentwicklung bestimmt, wird untersucht und das lokale Signal adaptiert. Hierzu wird eine Glättung des Signals eingeführt, die sowohl in Richtung der Konturnormalen als auch parallel dazu wirkt. Zusätzlich wird eine varianzbasierte Kontrastverstärkung des lokalen Signals entwickelt. Daraus resultieren insbesondere in Bildbereichen mit geringem Signal-zu-Rausch-Verhältnis erheblich robustere und exaktere Segmentierungsergebnisse. Diese Leistungsfähigkeit wird an vorliegenden Rattenhirn-MRTs demonstriert