A fundamental problem in computer vision is boundary estimation, where the goal is to delineate the boundary of objects in an image. In this paper, we propose a method which jointly incorporates geometric and topological information within an image to simultaneously estimate boundaries for objects within images with more complex topologies. We use a topological clustering-based method to assist initialization of the Bayesian active contour model. This combines pixel clustering, boundary smoothness, and potential prior shape information to produce an estimated object boundary. Active contour methods are knownto be extremely sensitive to algorithm initialization, relying on the user to provide a reasonable starting curve to the algorithm. In the presence of images featuring objects with complex topological structures, such as objects with holes or multiple objects, the user must initialize separate curves for each boundary of interest. Our proposed topologically-guided method can provide an interpretable, smart initialization in these settings, freeing up the user from potential pitfalls associated with objects of complex topological structure. We provide a detailed simulation study comparing our initialization to boundary estimates obtained from standard segmentation algorithms. The method is demonstrated on artificial image datasets from computer vision, as well as real-world applications to skin lesion and neural cellular images, for which multiple topological features can be identified.


翻译:计算机视觉的一个基本问题是边界估计, 其目标在于划定图像中对象的边界。 在本文中, 我们提出一种方法, 将几何和地形信息结合到图像中, 以同时估计图像中具有更复杂地形的物体的界限。 我们使用基于地形组群的方法协助启动巴伊西亚活性等离子模型。 这结合了像素组合、 边界平滑度和潜在先前形状信息, 以产生估计对象边界。 已知主动轮廓方法对算法初始化极为敏感, 依靠用户提供合理的起始曲线到算法。 在显示具有复杂地形结构的物体的图像时, 如有孔或多天体的物体, 用户必须初始化每种感兴趣边界的曲线。 我们提议的表层引导方法可以提供一种可解释的、 智能初始化方法, 使用户摆脱与复杂地形结构的物体相关的潜在陷阱。 我们提供详细的模拟研究, 比较我们的初始化与从标准分解算法中获得的边界估计值。 在显示具有复杂地形结构结构的物体, 如有孔或多天体图像的模型应用上, 。

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