吴玥+陈志强+张澍寰+张芳

摘 要： 纳米颗粒尺寸测量技术对分析材料性能至关重要，而颗粒分割对纳米颗粒的质量评价有重要的意义。基于水平集图像分割方法对纳米颗粒进行分割。首先，利用偏微分方程对纳米颗粒图像进行预处理，针对不同的纳米图像设计合适的滤波方案。在此基础上，基于水平集图像分割算法分割纳米颗粒，分析了三种水平集模型对纳米颗粒的分割性能。实验结果表明，采用RSF水平集分割模型对灰度不均且具有弱边缘的纳米颗粒具有很好的分割效果。

关键词： 纳米颗粒； 水平集图像分割； 偏微分方程滤波； RSF分割模型

中图分类号：TP391 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2017）03-01-05

Abstract： Size measurement technique of nanoparticles is critical to the analysis of material properties. Particle segmentation is very important for the quality evaluation of nanoparticles. Nanoparticles are segmented with the level set image segmentation method in this article. Firstly， partial differential equation is used for preprocessing of nanoparticles image， and the proper filtering methods are designed depending on the type of nanoparticles. On this basis， nanoparticles are segmented with the level set image segmentation method. The segmentation performance of three level set models is analyzed for nanoparticles. Based on the experimental results， RSF （Region Scalable Fitting） segmentation model is adopted， which can overcome the difficulties such as uneven gray-level and weak edge of nanoparticles.

Key words： nanoparticles； level set image segmentation； partial differential equation filtering； RSF segmentation model

0 引言

納米技术广泛应用于催化科学、医学药物、新材料、电力工业和复合材料等产业，在整个高科技领域有着重要的地位[1]。由于纳米材料的很多特性都与其颗粒粒径的大小、形态等微观结构有着重要的关系，所以纳米材料微观结构的表征对认识纳米材料的特性、寻求纳米材料的应用领域、推动纳米材料的发展有着重要的作用。

基于图像处理技术对纳米颗粒图像进行处理和分析，是纳米颗粒尺寸测量的重要方法，其中颗粒个体分割是颗粒尺寸测量的关键步骤。水平集图像分割方法是把边缘演化曲线隐含地表示为一个更高维函数的零水平集，水平集函数在偏微分方程的控制下进行演化，直到零水平集演化到图像的目标边界为止。Li等人[2]提出了DRLSE模型，Chan和Vese[3]提出了CV模型，但这两个分割模型对具有弱边缘目标的图像分割效果并不理想。……