产业分割（精选7篇）
产业分割 篇1
区域产业结构趋同会对区域经济发展造成消极影响, 给国民经济的发展带来严重的后果。改革开放以来, 由于逐步引进了市场机制, 同时也强化了地方保护主义和地区利益驱动, 从而产生了区域产业“结构趋同”。目前, 关于市场分割危害、成因与损失[1,2,3], 以及产业结构趋同问题[5]的研究, 现有文献己做了非常系统的阐述。Young (2000) 认为, 中国经济转轨时期行政权力下放, 导致了地方保护与市场分割, 进而导致各地产业结构趋同[5]。胡向婷、张璐 (2004) 研究表明, 地方政府设置贸易壁垒而导致的区际市场分割, 增加了地区间贸易成本, 促进了地区间产业结构趋同。钟笑寒 (2005) 研究表明, 由地方分权导致的市场分割促进了地方竞争与地方保护, 后者抵消了分权带来的地区竞争的好处, 因为, 地方保护导致垄断力量加强, 重复建设加剧, 其结果往往抵消了分权带来的竞争收益[6]。白重恩等 (2004) 的实证分析结果, 市场分割导致产业集中度下降[7], 即市场分割加剧了省际间的重复建设。但是, 现有文献关于要素禀赋、市场分割与区域产业结构趋同三者之间作用关系的分析尚不系统, 本文试图对三者间作用关系进行剖析, 弥补这一理论上的缺憾。
1 要素禀赋、市场分割与产业结构趋同基本内涵分析
要素禀赋, 也成为资源禀赋, 是指某一国家或地区所拥有的两种生产要素的相对份额[8]。从本质上看, 市场分割对经济运行机制扭曲, 市场信号失真, 干扰宏观经济平衡, 是社会资源无法实现最优配置, 从而造成产业结构的扭曲与市场配置功能的扭曲。在地区产业调整的进程中, 地方保护主义 (Local Protectionism) 被认为是造成国内市场分割、地区经济封锁, 进而导致地区产业结构趋同的重要因素。
产业结构趋同一般是指经济发展过程中区域间产业结构所呈现出的某种共同发展倾向, 或指不同资源禀赋的各区域形成相同或相似的产业结构布局, 具体指的是各区域产业活动中, 区域内构成产业体系的各子体系 (子部门) 的构成形式、比例以及各子体系间所处地位、相互联系和相互作用等趋于相同或相似。而区域产业结构趋同是指各区域的产业结构在动态的演变过程中所表现出的某种相似或共同倾向。这种现象集中表现为:产业结构差异缩小;各地区工业产品结构趋于接近;主要工业产品生产的区域分布集中度下降;许多产品的生产缺乏应有的规模经济。我国区域产业结构趋同化倾向表现在许多方面。其中, 地区工业产品结构趋同, 具体反映在工业布局集中度下降、分散度提高上。
2 要素禀赋对区域产业结构趋同作用分析
生产要素可以分成基本要素 (初级要素) 和高级要素两大类。前者是指一国或地区先天拥有或不需太大代价便能得到的要素, 如自然资源、气候、地理位置、人口统计特征等;后者则指必须通过长期投资和培育才能创造出来的要素, 如通信基础设施、复杂和熟练劳动力、科研设施以及专门技术知识。
本文所说的要素禀赋主要是指要素禀赋结构, 即某一区域所拥有的初级生产要素与高级生产要素丰裕程度及其构成状况。在经济学上, 一般用一国或地区资本和劳动的比例 (K/L) 来表示要素禀赋结构, 目前, 多用熟练劳动力和非熟练劳动力比例结构, 即从业人口中不同受教育年限劳动者所占比重来表示要素禀赋结构。在知识经济时代, 经济发展很大程度上是由以科学技术为基础的, 技术密集型或知识密集型经济的增长所推动的, 一定的技术结构必须和一定的要素投入结构相匹配, 因此, 反映知识禀赋和技术禀赋程度高低的熟练劳动力与由于一个国家或地区采用何种技术、利用何种方式获得技术都必须要该国或地区的要素禀赋结构相适应或相匹配 (Prescott, 1994;Basu&Weil, 1998;Acemoglu&Zilibotti, 2001;Lin, 2005) [9,10,11,12]
从理论上讲, 某一区域内要素禀赋对产业结构的影响分为两个方面:直接作用和间接作用, 在经济发展的初期直接作用起主导影响, 随着经济的发展, 要素禀赋对产业结构的影响则逐渐转变为以间接作用为主导。依据林毅夫 (2003) “技术选择假说”, 技术是内生于区域的要素禀赋结构的, 要素禀赋结构决定了区域分工与贸易结构, 因而区域自身的要素禀赋结构影响着产业结构的演进。如图1所示, 区域要素禀赋结构决定着区域产业技术水平, 可选择技术水平的区间和方向, 进而决定着区域产业技术变迁的方向、演进速度等, 因此, 区域要素禀赋结构决定了其产业技术结构。依据技术变迁的相关理论, 技术决定着产业结构的转化效率, 技术变迁能够影响到各个产业之间的技术经济联系。所以, 产业技术结构最终影响着产业结构的变动。如图1所示, 在某一区域内, 要素禀赋结构是通过产业技术结构而间接影响到产业结构演进的。
数据来源:江世银.我国区域产业结构形成及其趋同的历史分析[J].中国经济史研究, 2005, (1) :134～142
现阶段, 我国各省区要素禀赋结构基本相同, 因此, 各地产业结构高度化程度基本相当, 如表1所示, 我国各省区产业结构相似性很高。例如, 长三角地区工业部门结构相似系数极高, 2002年, 上海/浙江为0.70, 上海/江苏为0.82, 江苏/浙江则达到了0.91[13]。与其他省区相比, 东部沿海地区要素禀赋结构较高, 因而, 其产业结构高级化程度与合理化成相对较高。
3 市场分割对区域产业结构趋同的影响分析
现有的国际贸易理论几乎都以国家为分析单位, 并假定要素在国内不同地区之间充分自由流动, 事物已达理想状态[14]。但是, 我国统一的国内市场尚未形成, 地方市场分割阻碍了生产要素、产品或服务在不同区域内的自由流动。由于市场分割影响区际间要素与商品的自由流动, 政府设置贸易壁垒增加了要素与商品的交易成本, 造成要素价格扭曲和产业结构扭曲, 会促进地区间产业结构趋同[15]。地方保护主义通常被认为是造成国内市场分割、地区经济封锁, 进而导致地区产业结构趋同的重要因素。胡向婷、张璐 (2004) 等实证研究显示, 地区政府如果以构造贸易壁垒、阻碍地区间商品流通的形式保护本地经济, 将导致地区间产业结构的趋同。
一般说来, 地区产业结构受到了自然因素、历史因素和社会因素的影响。而在社会因素中, 由地方政府主导的地方保护与市场分割, 其对产业结构演进的作用是不容忽视的。从理论上讲, 区域产业结构演进主要表现在两个方面:一是区域产业结构的高级化;二是区域产业结构的合理化。市场分割对区域产业结构趋同化影响主要表现在产业结构演进中的合理化方面, 进而阻碍区域产业结构的升级。
市场分割造成生产要素与商品在区际间无法实现自由的流动。从要素投入结构来看, 由于市场分割造成生产要素只能在本地产业间配置, 无法通过要素流动来改变本地的要素禀赋结构。在各地要素禀赋结构基本相同或相似的条件下, 各地区要素投入结构相似性很高, 因而, 各地区可选择产业或产业区段及其技术水平必然相同或相似, 出现产业结构趋同的现象。例如, 2002年, 长三角地区的江苏与浙江的工业部门相似系数高达0.91。要素比较优势是贸易的基本动力, 而要素禀赋与技术差异是决定国际分工方式与贸易结构的主要因素[16]。市场分割对区域产业结构的影响主要表现在两个方面:一是市场分割阻碍生产要素自由流动, 会增加要素交易成本, 造成要素投入结构扭曲, 不能实现区际间生产要素配置的有效条件就是各个要素的边际生产率相等, 降低了要素配置效率, 必然会延缓各地产业结构升级的步伐;二是要素禀赋结构相同、产业技术结构缺乏多样性必然造成国内区际分工与贸易结构不合理, 区际间产业布局不合理、产业无法产生自然集中与集聚, 造成各地在充分利用自身的比较优势, 形成专业化的地域性生产体系方面严重滞后, 加剧了地区间的产业结构趋同化程度。
从商品流动角度看, 由于各地区选择产业、产业区段相同或相似, 其生产产品结构必然相同, 这时地方政府为了保护本地产业, 增加就业和本地财政收入, 就必然会采取设置贸易壁垒等措施限制外地商品在本地销售, 来达到保护本地经济目的 (见图2) 。市场分割使得落后地区企业只能在地方保护的条件生存, 其不具备自生能力, 限制了区际间企业之间市场竞争, 区际间竞争不足、竞争强度过弱导致的低效率削弱甚至抹杀了具备比较优势产品的竞争优势, 限制了具有竞争优势外地产业的发展。同时, 落后地区保护了不具有自生能力的本地产业, 发达地区具有竞争优势的产业产品不能到落后地区销售, 使得发达地区自身市场需求无法满足相应产业规模化生产要求, 无法实现规模经济与产业集聚, 难以通过发挥规模经济效应进一步增强产业的竞争优势, 也限制了发达地区产业内企业投入R&D力度, 使得技术创新活动不够活跃, 阻碍产业技术变迁的发展速度, 使得发达地区的产业结构升级缓慢。因此, 市场分割延缓了发达地区产业升级步伐, 造成发达地区与落后地区产业结构趋同。
依据路径依赖理论可知, 市场分割是一个具有正反馈机制的体系, 它具有自我强化的功能与机制。因此, 区际间市场分割与产业结构趋同之间关系不是单向的, 而是满足正反馈条件的作用机制, 即二者之间的作用关系是双向的。如图2所示, 如果区际间产业结构趋同, 受其影响各地区生产的产品结构必然会出现趋同化, 这样就进一步激发地方政府推行保护主义动力, 加剧原已存在的市场分割程度, 促进区际间产业结构进一步趋同化。也就是说, 即使地方保护与市场分割不是产业结构趋同的原因, 产业结构趋同也可能导致地方保护与市场分割的结果。
根据要素禀赋理论, 生产要素数量与质量差异决定了分工和生产格局, 进而决定贸易格局。由地方保护和地方竞争形成的市场分割, 限制了生产要素在区际间自由流动, 使得各省区继续维持原要素禀赋结构, 致使产业结构升级缓慢, 加剧了区域产业结构的同构, 使得全国范围内的产业布局不合理, 造成产业要素投入结构与产出结构扭曲, 而扭曲的产业结构必然会阻碍产业集中与集聚, 影响产业规模扩展, 降低了要素的配置效率。因此, 在存在地方保护与地方竞争的形势下, 市场分割促进了区域产业结构方面起到催化器的作用, 既强化了区域传统产业的趋同化趋势, 又延缓了区域产业结构的升级步伐, 造成区际间新兴产业同构。
4 结论及启示
综上所述, 要素禀赋、市场分割都对区域产业结构趋同会产生巨大的影响, 在市场分割形势下, 要素与商品价格失真, 造成要素投人结构与产业产出结构扭曲, 会延缓区域产业结构升级步伐, 加剧了各省区间原已存在的产业结构趋同程度。现阶段, 我国区域产业结构趋同现象反映了各省区产业结构尚不合理, 不合理的产业结构必然会延缓产业结构的升级步伐与发展趋向。同时, 区域产业结构趋同会加剧区域间的市场分割与地方保护程度, 不利于全国统一市场的形成。因此, 通过立法形式, 打破地方性贸易壁垒, 消除地方保护与市场分割现象, 将极大促进跨地区商品和服务的贸易, 从而促进了行业生产的地区专业化。同时, 政府通过直接投资的方式来扶持本地经济, 鼓励充分发挥本地要素比较优势产业的发展, 将在一定条件下会促进地区间分工, 推动地区产业结构向差异化发展, 降低由市场分割带来区域产业结构趋同的危害。
产业分割 篇2
关键词：文化创意产业,行政性市场分割,政府转型,自生能力
继中共中央关于社会主义文化大繁荣和十七届五中全会决定将文化产业发展成国民经济支出产业、将中国建设成文化强国之后, 文化部出台了十二五文化产业倍增计划。中国的文化产业发展将赢来前所未有的历史机遇。然而文化产业长期发展滞后并非偶然, 而是存在制度性根本原因。本文在分析文化创意产业内涵和外延的基础上, 认为文化创意产业内涵的核心是收益递增, 但是其外延在中国发展与转型经济的双重背景下具有明显的区域性市场分割特征。这样行政性市场分割就成为文化创意产业发挥规模收益递增特征的制度性障碍, 转变政府行为、深化体制改革和放松市场管制可能是促进文化产业发展的有效手段。
一、文化创意产业的内涵:收益递增
文化产业, 在有些文献中也称为文化创意产业、创意产业或者创意经济, 用以强调创意作为商品和产业发展的基础, 在美国也被称为版权产业。从字面上讲, 我们可以将生产文化创意产品的产业称之为文化创意产业。文化创意产品与普通产品的差别在于其价值构成中对于创意所占比重的强调, 从而意味着创意是该产品价值的重要来源。尽管创意经济一词是2001年才由John Howkins提出, 但是创意 (ideas) 对于长期经济表现的影响早已为经济增长界所熟知, 也是内生增长理论的核心 (Jones, 2005) 。经济学家强调, 从沃尔玛手册到流水线作业, 都是创新驱动经济发展的例证。好的创意被一个人使用的同时, 并不排斥其他人同时使用 (Romer, 1990) 。创意的非竞争性意味着收益递增的出现 (Romer, 1990;Jones, 1999, 2005, Jones and Romer, 2010) 。正是由于初始设计阶段产生创意的巨大研发固定成本, 才使得后续边际生产成本变得微不足道, 从而降低产品的平均成本, 形成规模收益递增。最明显的例子是微软视窗操作系统, 相对于早期巨大的研发费用来说, 复制一套微软操作系统的边际成本几乎为零。
收益递增特征对于市场规模有着特殊的强调 (Jones, 2005) 。规模越大的市场, 创意可以应用的范围就越大, 创意产品成本中的平均创意成本部分就会越少, 同等投入所带来的收益就越多。市场的规模越大, 可以制成的创新活动的范围就越广, 从而使得更为基本的创新活动有利可图并得以持续, 成为经济发展的持续动力。从事研发创意的人口比例越高, 经济体的增长率就越高, 这就是文化创意产业对于长期增长的意义, 也是国内外研究文化创意产业的原因。
二、文化创意产业的外延:转型、升级与发展
从外延上看, 各国关于文化产业的规定差别巨大, 且具有明显的本地经济特色。联合国UNCTAD的划分是目前国际影响最大的分类法, 也是理念性最强的分类法。其显著特征是遗产类被划分一个大类和对功能性创意的强调。我国文化产业分类的第一个标准是2004年4月1日国家统计局印发的《文化及相关产业分类》, 目前已经更新到2012版本。从中国现有的管理机制来看, 可以将中国的文化产业分为三部分。以文化产品生产部分为例, 新闻出版发行服务中的主体——新闻业、出版社、报社、期刊社, 广播电视电影服务的主体——广播、电视、电影, 文化艺术服务中的主体——文艺创作与表演、图书馆、档案馆、博物馆、烈士陵园、纪念馆和科学研究等, 具有明显的从原有的政府部门全额拨款或者部分拨款的事业单位中向市场主体的转变, 因而具有明显的转型经济特征。文化信息传输服务和文化创意和设计服务类, 基本以数字技术和互联网为载体, 虽然受到前三类文化产品事业范围的影响, 但主要以技术革新和管理方式创新作为发展的突破口, 具有较明显的以新技术为核心的经济发展特征。
按照联合国的分类标准, 我们会看的更加明确:在遗产类中的文化遗址, 媒体类中的出版印刷和视听和艺术类中表演艺术的部分主体, 都是属于我国现有的事业单位体制, 其原有的资源配置方式基本是以政府指令为核心, 资源配置的目标是满足各级政府的需要, 而非市场具体所要求的利润最大化, 这部分文化产业发展的核心是增强利润动机, 从完成政府任务向成熟的, 以利润为导向的市场主体转变。遗产类中的传统文化产品、艺术类中的视觉艺术和功能性创意中的设计类, 是原有产业的专业化和市场分工深化, 属于传统产业升级。功能性创意中的新媒体和创意服务产业的发展, 以现代数字技术和互联网等为核心, 与全球同类产业的核心技术基本处在同一起跑线上。这样就可以把中国的文化产业分为三类:转型经济部分, 传统文化升级部分和现代数字技术部分, 分类的目的是为了研究不同类别的文化产业发展具有不同驱动因素。
三、中国经济的典型特征:转轨时期文化产业的行政性市场分割
中国转型过程中的一个典型事实是区域性市场分割 (Young, 2000) 。地方政府为保护本地税源所采取的地方保护主义和大量国有企业实际意义上的地方所有制, 曾经是导致市场分割的主要原因 (沈立人、戴园晨, 1990;银温泉、才婉茹, 2002) 。除了常规性质的区域性市场分割外, 中国的文化市场还存在更为明确的行政性市场分割。块块分割加条条风格, 构成了中国传统上的完整的条块分割, 也使文化产业具有了更明显了多头管理特征。除了和一般产业相同的管理部门——财政部、国地税局、发改委和工信部以外, 文化产业的第一个主管部门是文化部。除了文化部文化产业司和文化市场司统一管理文化市场外, 文化科技司、非物质文化遗产司直观管理者文化产业中的部分转型经济部分和现代数字技术部分。除了文化部以外, 新闻出版署、国家文物局和广电总局都分别管理着各自范围内的文化产业部门, 从而也造成了文化产业的行政性市场分割。
市场分割不利于中国文化产品贸易的发展, 原因如下:第一, 资源在一个区域内配置, 而不是全国范围内配置。作为全球最大的新兴市场, 对于中国市场的占领成为全球经济体共同的目标。但在现有体制下, 一个完整的的13亿人口的文化市场, 被各种条条块块行政管理体制切割成了狭小的分市场, 原有的市场规模优势不复存在, 从而中国企业也很难享受到本地市场增长所带来的实惠。第二, 资源配置的主体是政府。文化创意产业发展对于创意人才的强调, 更是强化了市场作为资源配置主体的重要性。然而, 不管是在转型经济部分, 还是以数字技术为核心的新型现代文化产业都受到了政府的过多干预。政府管理过多, 导致“公益性文化事业”和“经营性文化产业”难以区分。第三, 由于文化产品所包含的创意价值所代表的不同价值观, 中国文化产品的国际贸易程度低, 相对于工业品而言国内市场具有更重要的意义。
四、促进文化产业发展的建议
1、转变政府行为, 减少资源配置扭曲和行政性市场分割, 使其从私人产品供给者转变为公共产品提供者
改革开放以来, 造成区域市场分割的是中国特有的经济体制, 突出表现在从地方政府对国有企业实际控制到国有企业破产后通过扭曲生产性资源以追求地方财政收入等现金流的过程。缓解市场分割的根本因素, 在于地方政府的行为转变 (皮建才, 殷军, 2012) 。从计划经济体制改革至今, 中国政府的典型特征是私人产品的供给者 (付敏杰, 2011) 。反映在文化创意产业上, 政府所支持的文化产品生产单位:电视台、报纸、出版社等, 一直都在提供私人产品, 而非典型的公共产品。政府保护国有文化企业的行为会严重妨碍市场正常竞争, 恶化市场环境。
2、深化经济体制改革, 让市场在文化资源配置中起基础性作用
文化创意产业发展遇到的问题首先是上层建筑不能适应经济发展。现有的事业单位管理体制下, 艺术社团、出版社、报纸、广播、电视等部门很难具有市场经营动机, 也不会按照市场导向来提供相应的文化产品。政府财政出资和实施公共管制的对象, 国有文化企业和事业单位, 是文化市场上私人产品的供给者。缺乏相应的上层建筑改革, 市场在文化资源配置中的基础性作用就不会得到实现, 也难以实现十八大报告中关于“更大程度更广范围发挥市场在资源配置中的基础性作用”的要求。
3、放松管制, 培养文化企业的自生能力, 推动文化市场的包容性发展
企业的自生能力是计划经济转型成功与否的核心:即企业能否在一个开放、竞争的市场中, 一个有着正常管理水平下可以不需要任何外在扶持、保护就可以生存, 并获得市场上可以接受的预期利润率。 (林毅夫, 2001;2002) 。针对政府对于文化市场的过多干预——不仅包括对于以事业单位体制存在的文化产品供给单位的计划指令, 也包括对于文化创业园内动漫企业等新兴文化产业的房租减免等措施, 妨碍了文化创意企业自生能力的形成。由于文化产品中创意价值必然包含了与原有价值观不同的新因素, 所以更具包容性的市场氛围无疑有利于文化产业的发展。这就要求政府减少意识形态垄断和对于文化市场的直接干预, 放松文化市场管制, 允许体现不同价值观的文化产品包容性发展, 从而实现文化产业的大发展、大繁荣。
五、结束语
中国的文化创意产业赢来了前所未有的历史机遇期, 政府要切实保护知识产权, 从文化产品的生产者、控制者转变为文化市场的规则制定者和管理者, 提高文化企业自生能力, 才是促进文化产业发展、实现社会主义文化大繁荣的有效手段。
参考文献
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[2]荆林波, 李蕊.文化产业作为支柱产业发展面临的问题及对策[J].理论视野, 2011 (12) .
产业分割 篇3
与上述方法不同,现提出一种新的方法来同时分割及跟踪处于遮挡下的多个目标,该方法综合了空间-彩色混合高斯在描述目标形状方面的优势、以及图分割在能量函数最小化方面的能力,其核心思路为: 当目标没有出现遮挡时,利用多个独立的跟踪器获得可靠的跟踪结果; 同时,为目标建立起空间彩色混合高斯形状描述,并随着新的图像观测数据的到来,不断更新该形状描述; 一旦发生了交叉、遮挡等相互作用,会在相互作用区域构建多标记能量函数,并用图分割[10]最小化该能量函数,将相互作用区域分割成对应于各个目标的子区域,实现对多目标同时标记和定位。
1目标的空间-彩色混合高斯形状描述
随着每一帧图像数据的到来,首先,利用码本背景模型[11]检测出前景目标,然后,采用近邻关联技术[1]对检测出的目标进行跟踪。当目标之间没有出现交叉、遮挡等相互作用时,有必要为各目标建立起形状描述。如同文献[2],在此,为每个被独立地跟踪着的目标建立起空间-彩色混合高斯形状描述。
使用z ≡ ( zs,zc) = ( x,y,r,g,b) 表示一个像素的空间与彩色分量。而目标i在第t帧的空间-彩色混合高斯形状描述的第k个高斯分量的均值和方差分别为
式( 1) 中,K为高斯分量的数量,ωi,k,t为第k个分量的归一化权重; 并且有以及还
与彩色直方图或彩色混合高斯描述相比,空间彩色混合高斯有着更好的辨别能力,这是因为其不仅考虑到了彩色本身还兼顾了彩色的空间布局。图1给出了一个示例。图中每个椭圆表示一个高斯分量,它的粗细代表对应的权重。如果某个目标首次出现在视场中,那么为其创建一个新的空间-彩色混合高斯形状描述,首先利用k-均值聚类获得参数的初始估计,然后通过EM算法对参数进行进一步的优化; 否则,对目标的形状描述进行更新,更新过程以先前帧的混合高斯参数作为初始估计、而后用EM算法作进一步更新,并且只要目标没有处于遮挡之中,则都需执行这样一个更新过程。表1列出了更新算法流程,出于简洁的目的,去掉下标i与t 。
图1 示例: ( a) 原图像; ( b) 两个被独立地跟踪着的-彩色混合高斯形状描述 ( 分别由红色和绿色表示) , Fig.1 Typical examples: ( a) The original image; ( b) The Spatial-Color Gaussian Mixture Models ( red and green) for two independently tracked objects
2遮挡时多目标分割及跟踪
当多目标之间发生遮挡时,假如需要继续维持对各个目标的跟踪,则需要进行相应的遮挡处理。 本文提出利用能量函数最小化从遮挡区域中分割出目标,实现对处于遮挡中的所有目标进行同时标记和定位。
不失一般性,假设在第t帧有n个目标发生相互遮挡,将相互遮挡区域记为Pt。为相互遮挡区域Pt中的每个像素赋予一个标记,该标记来自集合 { i | i = 1,2,…,n} 。让lp表示p的标记,以及对应于Pt的标记为L = { lp| p ∈ Pt} 。然后,可以按照如下构建一个多标记能量函数
式( 2) 中,N是Pt中所有近邻像素对组成的集合,λ 起着平衡数据项Dp( lp) 与平滑项Sp,q( lp,lq) 对能量函数的贡献的作用。在给定n个目标的空间-彩色混合高斯形状描述时,数据项Dp( lp) 按照如下定义
式( 3) 中,p( zp| lp) 由式( 1) 计算得到。平滑项Sp,q( lp,lq) 定义为
式( 4) 中,dist( p,q) 为像素p与q之间的距离,zcp是像素p的彩色,σ2= 〈‖ zcp- zcq‖2〉是在所有近邻像素对 { p,q} ∈ N上的彩色差分平均值。假如近邻像素的彩色近似,而它们的标记却不同,这时平滑项会产生一个惩罚代价。
式( 2) 定义的多标记能量函数可以通过多标记图分割技术[10]来有效地最小化,因而,相互遮挡区域也就被分割成对应于各个相互遮挡目标的子区域,同时按照这些子区域的标记可以得到所有相互遮挡的目标的位置。
3实验结果
为了验证本文算法的正确性、以及其对遮挡过程中的多目标进行同时标记和定位的能力,以下给出针对两个视频序列的实验结果。
图2给出了针对第一个序列的实验结果。在这个序列中,第一次遮挡发生在两个人碰到一起,然后其中一个在另一个人后面走动。在该遮挡过程中, 两个人都有着大的姿态变化,并且对应的前景区域较小,以及它们的外套颜色相似。尽管如此,从标记结果可以看出,相互遮挡区域的像素得到正确的分割、被赋予正确的标记。第二次遮挡发生在另外两个人穿越对方时,算法再次成功处理了遮挡。
以下验证本文算法对多于两个行人的遮挡的处理性能,并与SACON算法[1]进行了比较。这个序列有着由四个人导致的复杂遮挡。图3给出了本文算法的标记和定位结果,以及SACON算法的标记结果。通过空间-彩色混合高斯形状描述、以及多标记能量函数的有效协作,本文算法在整个遮挡过程中成功地对四个目标进行了标记和定位。例如,在第216帧,本文算法依然跟踪住了目标2和目标4, 即使它们被目标1完全遮挡住了。另外通过比较第二列和第四列,可以看出,与SACON算法的标记结果相比,本文算法的标记结果要平滑和准确得多,这是因为本文算法从能量函数最小化角度处理遮挡的框架可以很自然地考虑到近邻像素标记之间的局部邻域相关信息,而SACON算法虽然也考虑到了空间信息、但却完全是从像素级出发处理遮挡过程。
尽管本文算法得到了不错的多目标跟踪性能, 需要指出的是,依然有着一些局限性。比如,在遮挡过程中,假设空间-彩色混合高斯形状描述的空间协方差矩阵保持不变,当遮挡时彩色特征的空间布局发生剧烈变化,这种假设可能失效。对于这些问题, 会在进一步的研究中着手解决。
4结论
提出了一种新的方法用于分割及跟踪遮挡下的多个目标。其中,采用空间 - 彩色混合高斯模型描述目标形状,并在相互遮挡区域构建能量函数,其有效地兼顾了相互遮挡区域近邻像素的局部邻域相关性。通过利用多标记图分割技术对能量函数进行最小化,可实现对遮挡过程中所有目标进行同时标记和定位。此外,利用多个视频序列验证了本文算法的性能。
图3 比较实验[第一列为原图像( 帧号依次为 210,216,221,223,230) ; 第二列为本文算法的标记结果; 为本文算法的定位结果; 第四列为 SACON 算法[1]的标记结果] Fig.3 Comparative experiments [The first column shows the original images ( frame numbers are 210,216,221,223,230) . The second column shows the segmentation results obtained by our method. The third column shows the tracking results obtained by our method. The fourth column shows segmentation results obtained by the SACON model[1]]
参考文献
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产业分割 篇4
关键词：医疗卫生服务,城乡医院对口支援,区域卫生规划,医疗服务联合体
医疗卫生服务问题涉及民生, 是百姓最为关心的现实问题之一。当前, 我国医疗卫生服务作为公共服务的重要组成部分, 仍落后于经济和其他社会事业的发展, 而且在城乡和上下级医院之间均存在着明显差距, 阻碍了人民健康水平和生活质量的提高, 也阻碍了经济社会平稳快速发展。因此, 对我国医疗卫生服务的城乡分割和上下分割现象及原因进行剖析, 探索解决思路, 助力当前医改策略选择, 具有现实意义和实践价值。
1 医疗卫生服务的城乡分割和上下分割
1.1 城乡分割
近年来, 随着我国医疗卫生领域改革的深入, 城乡医疗服务网络正基本形成, 在城市初步形成了社区卫生服务机构与大医院相衔接的医疗服务体系, 在农村初步形成了县、乡、村三级医疗预防保健网。然而, 在城市与乡村之间, 仍然是一个二元结构, 很多问题开始凸显, 尤其是城乡医疗服务体系相互孤立运行、发展失调, 基本医疗卫生服务在城乡之间存在明显差距。
1.2 上下分割
当前, 城市卫生事业发展中存在着优质资源过分向大医院集中、社区卫生服务资源短缺、服务能力不强、市场信誉度不高、不能满足群众基本卫生服务需求等问题, 由此引发群众不管病情严重与否, 便一齐涌向大医院排队等候[1], 而医生超负荷工作直接影响医生的问诊质量和服务态度, 必然导致患者就诊环境质量下降。为了解决这一问题, 各大医院开始频频扩建。城市大医院越建越大, 小医院却越来越萎缩[2]。同时, 社区卫生服务中心与大医院的协作关系还远未“密切”, 对社会医疗资源的利用, 多数还处在“孤岛”状态, 对所承担的社会分工还远未完成[1]。
2 医疗卫生服务城乡分割与上下分割的原因
2.1 政府对医疗卫生投入的城乡二元化体制, 导致城乡差距较大
中国社会科学院财经战略研究院课题组发布的《中国公共财政建设报告2013》, 通过跟踪分析近10年医疗卫生服务的渐进过程, 指出医疗卫生服务取得了显著的进展, 但也存在着医疗服务的城乡差距较大等突出问题[3]。城乡医疗服务差距的存在主要是由于长期以来, 基本医疗卫生服务的供给采取两种政策, 农村医疗卫生服务的供给主要靠农民自己, 而城市医疗卫生服务的供给是靠公共财政, 本该由政府提供或政府与农民合作提供的公共产品全由农民一力承担, 加重了农民的负担。由此造成了卫生资源配置不平衡, 加剧了城乡结构的失衡, 使城乡差距越来越大[4]。近几年, 政府对农村医疗卫生投入较以前有了较大的增长, 但相对于整体经济的快速发展以及农村人群卫生保健需求的增加, 仍显严重不足。卫生部统计信息中心发布的《2012年我国卫生事业发展情况统计公报》显示, 2011年我国人均卫生费用为1 807.0元, 其中, 城市2 697.5元, 农村879.4元。农村人均卫生费用仅是城市的32.6%。
2.2 卫生资源配置不合理, 呈“倒三角形”分布
在资源配置方法上, 我国实行以供方为导向的配置方式, 资源配置主要以床位和人力为主要依据[5]。这种按床位、按人头补经费的办法, 带来了一系列问题与矛盾, 造成资源配置不合理的恶性循环。一方面, 先进的医疗仪器设备和技术, 高级卫生技术人员集中在经济发达的地区, 尤其是城市大医院中, 部分城市某些高精尖的仪器设备配置的总体规模已经接近甚至超过一些发达国家的水平, 部分地区还出现供大于求的局面[6]。另一方面, 农村卫生资源贫乏、质量不高的现象却仍很普遍, 医疗机构房屋破旧, 设备简陋, 医疗人员技术水平低下。由于缺乏科学政策的引导, 长期卫生资源数量增加和外延扩张, 导致了目前结构失衡、布局不合理的卫生服务体系, 卫生资源分布出现了“倒三角形”。大医院的卫生资源远远大于基层医疗机构的资源量, 社区卫生机构配置的资源量不但数量少, 且质量不高, 这将直接导致医疗服务的提供和利用与居民对医疗服务的实际需求不相配[7]。
2.3 基层医疗卫生服务质量不高, 不能取信于民
首先, 改革开放以来, 国家培养了大量高技能医疗人员, 却大部分呆在城市里或就职于大医院从事医疗卫生工作, 或从事非医疗卫生工作, 很难下到基层社区, 导致基层卫生服务高级人才严重短缺。其次, 由于农村卫生补助政策不完善或缺失, 落实不到位, 卫生技术人员收入低, 工作环境差, 造成农村卫生技术人员队伍不稳定, 部分卫技人员通过各种方式调 (借) 离, 有的宁可干个体也不愿呆在卫生院, 农村卫生人才流失非常严重。最后, 城市或大医院医疗卫生建设逐步增强, 不论是房屋、设备, 还是人员素质上, 均比农村或基层有显著的优势[4]。因此, 社区和农村高级卫生人才的短缺, 必然导致基层医疗卫生服务质量不高, 不能取信于民, 最终造成大医院“门庭若市”, 基层医院“门可罗雀”的现象。
3 解决思路
3.1 医疗卫生服务城乡分割的解决思路
3.1.1 建立城乡卫生四级网, 构建坚实的基层卫生服务网络
所谓城乡卫生四级网, 即是在县、乡、村农村卫生三级网的基础上, 将所在市或地区的医疗卫生机构、资源等融入三级网, 即县 (区) 农村卫生三级网, 加上市级医疗卫生机构, 整合为城乡卫生四级网。建立城乡卫生四级网, 首先需要对农村卫生现有资源、市级省级资源统筹开发利用, 在组织化程度、切入路径、区域网络架构等方面进行调整。同时, 要确立以市为统筹单位的区域卫生规划, 整合全市卫生资源, 明确各机关与医疗卫生单位的功能、责任、权益。实行城乡一体, 统筹均等发展, 引导三级互动, 即市县互动、县乡互动、乡村互动。此外, 城乡卫生四级网的建立将为新医改政策、方案、五项重点改革任务搭建新的平台、新的组织架构和新的切入路径[8]。
3.1.2 加大中央财政对农村医疗基础设施的投入, 优化医疗卫生资源城乡配置
《中国公共财政建设报告2013》提出, 未来政府财政资金在医疗卫生领域投入的重点是农村地区, 尤其是应增加对乡镇卫生院医疗卫生设施和经费保障的投入, 将医疗卫生资源和政府医疗卫生经费更多地向农村地区倾斜。此外, 还要着重加强对原来基础较差地区的扶持, 提高农村地区政府医疗卫生资源和经费投入的均等化水平[3]。因此, 首先应增加中央财政对农村医疗卫生体系建设投入的力度, 逐步建立医疗卫生经费保障机制, 提高重大疾病预防控制能力。其次, 构建层级明确、互为补充的农村医疗卫生服务体系, 加强县医院、县中医院、中心乡镇卫生院和村卫生室等基层医疗卫生机构基础设施的建设和基本设备配置。同时, 还应加强基层卫生人力资源的管理与建设, 完善覆盖城乡的医疗保障体系, 逐步优化医疗卫生资源城乡配置。
3.1.3 推进城乡医院对口支援工作, 提高农村地区医疗卫生服务水平
2009年, 卫生部、财政部、国家中医药管理局发布《城乡医院对口支援工作管理办法 (试行) 》, 标志着我国城乡医院对口支援工作进入到一个新的阶段[9]。所谓城乡医院对口支援工作, 即发达地区要加强对口支援贫困地区和少数民族地区发展医疗卫生事业;城市大医院要与县级医院建立长期稳定的对口支援和合作制度, 采取临床服务、人员培训、技术指导、设备支援等方式, 帮助其提高医疗水平和服务能力。鼓励有条件的乡村医生接受医学学历教育, 从而提高他们的医疗水平。此外, 鼓励对口支援医院之间以多种方式建立医疗联合体或医疗集团, 使大医院资金、人才、技术和管理向基层医院流动, 建立医院之间机制上依存、资源上互补、利益上共享的协作机制, 同步推进分级诊疗和双向转诊制度, 确保有序就医和医疗资源的有效利用[10]。
3.1.4 健全城乡基本医疗保障体系, 更多向农村及贫困地区倾斜
由于我国长期实行城乡分割的二元体制, 我国的医疗服务供给在城乡之间、区域之间严重不均等。鉴于国情, 政府要促进医疗卫生领域的社会公平, 只能在再分配中建立居民基本医疗保障体系, 确保所有的社会成员相对地分层次地公平享受基本医疗服务。据《中国公共财政建设报告2013》分析, 未来应着重提高城镇职工基本医疗保险参保率, 完善城镇基本医疗保险、城镇居民基本医疗保险和新型农村合作医疗制度, 扩大基本医疗保险覆盖度[3]。同时, 政府医疗卫生经费应更多地向农村及贫困地区倾斜, 提高新型农村合作医疗筹资水平, 加强政府对城乡医疗救助的补助力度, 建立城乡均等化的医疗保障体制。在乡镇和村卫生室实施基本药物制度, 统一采购、配送和使用基本药物, 实行基本药物零差率销售, 减轻农村群众的医药费用负担, 切实解决农村居民“看病难、看病贵”难题。
3.2 上下分割的解决思路
3.2.1 区域卫生规划
做好区域卫生规划, 严格控制大型医院建设标准、规模和设备配备, 控制中心城区医疗资源增长, 控制大型公立医院单体规模扩张, 严禁公立医院举债建设。充分正视医疗市场存在的客观事实, 引入市场机制多渠道吸引社会资金, 发展多种形式的社会办非营利性医疗机构, 并与政府举办的医疗机构一同形成城市医疗服务的主体, 满足人民群众的基本医疗需求[11]。同时, 对区域内的全部卫生资源实行属地管理, 不论其归属, 均以社会需求为导向, 进行统一规划、统一调配、统一监督和统一管理[12]。在城市地区逐步建立和完善社区卫生服务体系, 提供方便、及时、高质量、合理费用的医疗、预防、保健、康复和健康促进服务, 以适应疾病谱转变的发展趋势, 满足老龄化、城市化、工业化的要求。
3.2.2 医疗服务联合体
医疗服务联合体是指以市三级医院为依托、区中心医院为平台、各社区卫生中心为网络的区域医疗服务联合体。如2010年, 上海市卫生局、市发改委等五部门联合下发《关于本市区域医疗联合体试点工作的指导意见》, 并启动试点, 首次探索建立公立医院与基层医疗卫生机构间更为紧密的分工协作机制。医疗服务联合体将打破医院“孤岛”状态, 推进梯度就医, 实现医疗资源的纵向整合, 医联体的试点, 是完善城市医疗服务体系的新探索[13]。通过不同医疗机构间的协作联合, 提升区域医疗服务总体能力, 增加医疗服务体系的有效承载, 逐步形成“健康教育进家庭、医治小病到社区、治疗大病到医院、康复医疗回社区”的医疗卫生新格局。另外, 需要建立全科医学科, 或称之为社区卫生管理中心, 负责医联体内一级医疗卫生机构的人员培训、技术帮扶、双向转诊和日常运营管理, 将技术、人才和资源优势延伸到基层医疗卫生机构[14]。
3.2.3 医院与社区一体化
图像分割综述 篇5
图像分割就是将图像表示为物理上有意义的连通区域的集合,它是图像分析的第一步,图像分割接下来的任务,如特征提取、目标识别等的好坏,都取决于图像分割的质量如何。由于该课题的难度和深度,进展比较缓慢。虽然研究人员针对各种问题提出了许多方法,但迄今为止仍然不存在一个普遍适用的理论和方法。
2.图像分割
2.1 基本概念
图像分割是指把图像分成各具特性的区域并提取出感兴趣目标的技术和过程。这些特性可以是灰度、颜色、纹理等,目标可以对应单个区域,也可以对应多个区域。图像分割可以借助集合的概念用如下比较正式的方法定义:
令集合R代表整个图像区域,对R的分割可看做将R分成若干个满足以下5个条件的非空的子集(子区域)R1,R2,…,Rn:
2.1.1;
2.1.2 对所有的i和j,i≠j有Ri∩Rj=￠
2.1.3 对i=1,2,…,n,有P(Ri)=TRUE;
2.1.4 对i≠j,有P(Ri∪Rj)=FALSE;
2.1.5 对i=1,2,…,n,Ri是连通的区域。
其中P(Ri)是对所有在集合Ri中元素的逻辑谓词,￠是空集。
2.2 分类准则
2.2.1基于区域象素灰度值的特性,可以分为利用区域间灰度不连续性的基于边界的算法和利用区域内灰度相似性的基于区域的算法。
2.2.2另外根据分割过程中处理策略的不同,分割算法可分为并行算法和串行算法。
根据以上两个准则,分割算法可分为4类:
①PB:并行边界类;
②SB:串行边界类;
③PR:并行区域类;
④SR:串行区域类。
3.现在广泛使用的图像分割方法
3.1 阈值法
阈值分割法是简单地用一个或几个阈值将图像的直方图分成几类,图像中灰度值在同一个灰度类内的象素属于同一个类,它是一种PR法。其过程是决定一个灰度值,用以区分不同的类,这个灰度值就叫做“阈值”。它可以分为全局阈值分割和局部阈值分割。所谓全局阈值分割是利用利用整幅图像的信息来得到分割用的阈值,并根据该阈值对整幅图像进行分割;而局部阈值分割是根据图像中的不同区域获得对应的不同区域的阈值,利用这些阈值对各个区域进行分割,即一个阈值对应相应的一个子区域,这种方法也称适应阈值分割。
阈值法是一种简单但是非常有效的方法,特别是不同物体或结构之间有很大的强度对比时,能够得到很好的效果。它一般可以作为一系列图像处理过程的第一步。它一般要求在直方图上能得到明显的峰或谷,并在谷底选择阈值。如何根据图像选择合适的阈值是基于阈值分割方法的重点所在,也是难点所在。
它的主要局限是,最简单形式的阈值法只能产生二值图像来区分两个不同的类。另外,它只考虑象素本身的值,一般都不考虑图像的空间特性,这样就对噪声很敏感;它也没有考虑图像的纹理信息等有用信息,使分割效果有时不能尽如人意。
现在有很多研究者提出了许多经典阈值法的更新算法。特别在阈值选取方面提出了很多方法,如双峰直方图阈值分割法、最大熵阈值分割、最大类间方差阈值分割法、灰度共矩阵阈值分割法等。
3.2 区域生长法
区域生长法是根据预先定义的标准,提取图像中相连接的区域的方法,它是利用区域的相似性即满足区域一致性准则对目标进行分割。它是一种SR法。这个预先定义的标准可以是灰度信息,也可以是图像的边界,或者是两者的结合。在此法的最简单形式中,先人工给出一个种子点,然后提取出和种子相比符合预知标准的所有象素。
和阈值法一样,区域生长法一般不单独使用,而是放在一系列处理过程中。
它主要的缺陷是,每一个需要提取的区域都必须人工给出一个种子点,这样有多个区域就必须给出相应的种子个数。此法对噪声也很敏感,会造成孔状甚至是根本不连续的区域,相反的,局部且大量的影响还会使本来分开的区域连接起来。
3.3 边缘检测法
边缘检测法是基于图像不连续性的分割技术。由于一幅图像的大部分信息存在于不同区域的边缘上,而且人的视觉系统在很大程度上根据边缘差异对图像进行识别分析。所以可以通过检测图像的边缘信息来实现对图像的分割。它按照处理技术可以分为串行边缘检测技术和并行边缘检测技术。
在并行边缘检测技术中边缘的检测可以借助空域微分算子通过卷积完成。这些微分算子包括Sobel梯度算子、Roberts梯度算子、Prewitt梯度算子、拉普拉斯算子、综合正交算子等。这些方法对图像中灰度的变化进行检测,认为灰度突变的地方为图像边缘。
在有噪声时,用各种算子得到的边缘像素常是孤立的或分小段连续的,为了得到完整的边缘信息,还需进行边界闭合处理。边界闭合可以根据梯度实现,即如果某些像素梯度的幅度及梯度方向满足规定的条件就可以把这些像素连接起来,如果对所有的边缘像素都进行这样的判断和连接就有可能得到闭合的边界。除此之外,还可以利用数学形态学的一些操作进行边界的连接和闭合;哈夫变换也是利用图像全局特性而将边缘像素连接起来组成区域封闭边界的一种方法。
该算法对于灰度变化复杂和细节较丰富的图像进行处理时,以上算子均很难检测出边缘。而且一旦有噪声干扰,处理效果更不理想。
3.4 人工神经网络法
人工神经网络法是使用大量的平行的神经网络达到对图像分割的目的。这些网络由模拟生物学习机理的节点或者元素组成,网络中的每个节点能够执行最基本的运算。通过调整节点之间的权值可以达到网络对生物机理的学习,可以实现图像的边缘检测。
使用神经网络法的时候,因为网络中有许多相互连接,所以空间信息就能很容易包涵在分类过程中。虽然神经网络法具有平行继承性,但是它的处理过程和标准的串行计算机很类似,这样就降低了它计算方面的潜在优势。
3.5 可变模型法
可变模型法是基于模型的、使用闭合参数曲线或曲面描绘边界的分割方法。这个模型又叫Snake模型(活动轮廓模型)。其过程就是活动的轮廓在模拟的内部力(内部能量)和外部约束力(外部能量)作用下形变,向物体边缘靠近,外力推动活动轮廓向着物体边缘运动,内力保持活动轮廓的光滑性和连续性;最终到达平衡位置时即收敛到目标的边缘,求得对目标的分割结果。
Snake是定义在待分割图像上的一条任意闭合曲线,对该曲线构造合适的变形能E=Eint+Eimαge+Eext
其中Eint是由于模型拉伸、弯曲而产生的内能;Eimαge是与图像特征有关的能量;Eext是外部能量。
E最小对应于灰度梯度最大,此时的活动轮廓就是物体边缘,通过最小化该函数,就能找到物体边缘。
这种方法也存在一些不足:(1)分割的结果与活动轮廓的初始位置有关,要求初始位置模型应接近物体边缘;(2)活动轮廓很难收敛到曲率高的边缘(如尖角等)。
现在有很多改进的算法,如自适应活动轮廓,引入与各象素点概率分布有关的统计图像能,使得活动轮廓模型克服噪声的影响,且分割的结果与活动轮廓的初始位置无关;为了使活动轮廓能收敛到曲率高的边缘,引入与活动位置有关的弹性系数、硬性系数,提出了一种松弛法。还可以利用图像的先验知识与Snake结合,即在Snake的内部能量函数中加入预知信息,能提高分割的速度及准确度。
3.6 基于模糊集理论的方法
为用不精确的知识表达事件,人们提出了模糊集合的概念。模糊集合理论能较好的描述人类视觉中的模糊性和随机性。由于图像中的边缘、拐角或者区域之间的关系难以精确的加以描述,具有不确定性和模糊性,把模糊集理论引入图像分割中来,取得了较好的分割效果,并特别在医学图像分析中得到了较多的应用。
结合信息论中交叉熵的概念,基于模糊集理论分割中提出了模糊散度的概念来表达图像中的模糊性。模糊散度既能定量反映集合内成员对该集合的隶属程度,又能结合概率分布表征两个集合之间的相似程度。类间最大模糊散度阈值化分割法就是利用模糊集的概念在分割图像时分别定义目标模糊集o和背景模糊集b,由于隶属度函数的形式和取值与阈值有关,对每个待选阈值能得到不同的类间模糊散度,可以将散度最大的阈值作为最优分割阈值,以此阈值来分割图像。类内最小模糊散度阈值化分割法是把分割后图像B和原来的图像G的目标之间的模糊散度和背景之间的模糊散度的和定义为B和G之间的模糊散度,当这个模糊散度最小时,可以看作在模糊信息意义上分割图最接近原始图,所以按这种准则来获得最优分割阈值实现对图像的分割。
其他基于模糊集理论的方法还有模糊C—均值聚类分割法、模糊边缘检测技术等。
模糊技术在图像分割中一个显著的应用特点是它几乎能与所有现有的分割技术结合使用,从而形成一系列的集成模糊分割技术。
3.7 其他方法
还有一些图像的分割方法,如:聚类法;用样条进行曲线拟合,它是一种SB法(串行边界)。此外,基于小波分析的分割技术也逐渐被应用在生物图像中。因为生物医学图像中软组织的物理和解剖特性,以上的方法一般不单独使用,而是融入其他的方法里。
除了上述方法外,很多研究者把数学形态学、遗传算法、信息融合技术和信息论等应用于此,针对不同的实际情况,提出很多改进的新算法。
摘要：图像分割是图像处理工作中重要的一步，论文简单介绍图像分割问题，讲述了现有主要的图像分割方法，为进一步进行该方面的研究提供一定的帮助。
关键词：图像分割,边界,区域
参考文献
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图像分割新法综述 篇6
图像分割是计算机视觉领域中极为重要的内容之一, 是实现自动图像分析和模式识别的首要问题, 也是图像处理的经典难题之一。图像分割的质量的优劣、区域界限定位的精度直接影响后续的区域描述以及图像的分析和理解, 是图像处理、分析、理解中一个举足轻重的技术。
1 遗传算法在图像分割中的应用
遗传算法是基于进化论自然选择机制的、并行的、统计的、随机化的搜索方法。对此, 科学家们进行了大量的研究工作, 并成功地将它们运用于各种类型的优化问题中。在分割复杂的图像时, 人们往往采用多参量进行信息融合, 在多参量参与的最优值的求取过程中, 优化计算是最重要的, 把自然进化的特征应用到计算机算法中, 将能解决很多优化计算的困难。遗传算法的出现为解决这类问题提供了新而有效的途径, 它不仅可以得到全局最优解, 而且大量缩短了计算时间。
2 基于小波分析和变换的分割方法
小波变换是一种多尺度多通道分析工具, 比较适合对图像进行多尺度的边缘检测。小波分解的级数可以控制观察距离的“调焦”, 而改变高斯函数的标准差可选择所检测边缘的细节程度。小波变换的计算复杂度较低, 抗噪声能力强。另外, 利用正交小波基的小波变换也可提取多尺度边缘, 并可通过对图像奇异度的计算和估计来区分一些边缘的类型。在多尺度分析下, 图像的类别信息和位置信息是一对矛盾, 两者之间存在不确定性。在利用多尺度进行分割时, 跨多个尺度的图像分析相当于在较粗尺度下以高位置分辨率换取较大类别分辨率。因此, 如何组合跨尺度信息, 恢复已丢失的空间分辨率是多尺度分割算法的难点。多尺度分割的任务就是根据所有尺度下的信息, 平衡类别信息与位置信息之间的矛盾, 使内在的不确定性达到最小化。充分考虑尺度之间的拓扑关系和对称性, 可以大大提高分割算法的计算效率。
3 基于人工神经网络的分割方法
近几年神经网络在图像分割中的应用得到了很大的发展, 按照处理数据类型大致上可以分为两类:一类是基于象素数据的神经网络算法;另一类是基于特征数据的神经网络算法, 即特征空间的聚类分割方法。基于象素数据分割的神经网络算法用高维的原始图像数据作为神经网络训练样本, 比起基于特征数据的算法能够提供更多的图像信息, 但是各个象素是独立处理的, 缺乏一定的拓扑结构, 而且数据量大, 计算速度相当慢, 不适合实时数据处理。目前, 有很多神经网络算法是基于象素进行图像分割的, 如Hopfield神经网络、细胞神经网络、概率自适应神经网络等。基于特征的神经网络算法主要是对特征空间的聚类分割方法进行改造。特征空间聚类分割方法关键的问题是有效特征参数的提取和聚类方法的构造。有效的特征提取方法有很多, 大致上可以分为4种:几何特征方法、统计特性方法、信号特性方法和基于图像模型的方法。传统的聚类方法效果差, 且是基于一定前提假设的, 神经网络打破了传统聚类方法的限制, 已经成为寻找聚类新方法的基础。目前, 使用的神经网络模型有SOFM神经网络, LEGION神经网络模型、前向反馈神经网络等。神经网络在解决如CT图像、遥感图像、声纳图像等一系列复杂的图像分割方面显示了其特有的优势, 但解决问题的机理很难理解, 网络节点个数、网络层数等的设计还缺乏比较系统的理论指导。另外, 神经网络的训练有时比较费时。
4 结论
医学图像分割概述 篇7
医学图像分割是医学图像处理与分析中的关键技术, 也是医学图像处理领域中的经典难题。由于噪音、场偏移效应、局部体效应等影响, 获取的医学图像不可避免的具有模糊、不均匀等特性。医学图像分割成了医学研究和计算机图像领域的研究的热点。
医学图像分割至今已有上千种分割方法, 其中既有经典的方法也有结合新兴理论的方法。在医学领域中, 图像分割是病变区域提取、特定组织测量以及实现三维重建的基础, 因此图像分割技术在医学图像处理中具有十分重要的意义, 仍是当前医学图像处理和分析的热点。目前国内外广泛使用的医学图像分割方法主要是基于区域的或基于边界的方法。
2 医学图像分割方法种类
2.1 医学图像分割技术
基于区域的图像分割技术强调的是同一对象内部特征的相似性, 这类分割算法的目的是按照解剖的或功能的角色把这些区域进行划分。基于边界的图像分割技术强调的是不同对象间特征的不连续性, 是依赖于图像中物体边界周围的梯度特征进行分割。基于区域或边界的方法可分为阈值分割算法、区域生长和分裂合并算法、聚类算法和边缘检测方法。
阈值分割算法利用图像中目标物体与背景灰度上的差异, 把图像分为不同灰度级的目标区域和背景区域, 用一个或几个阈值将图像的灰度级分为若干个部分, 认为属于同一个部分的像素是同一个物体;区域生长的基本思想是将具有相似特性的像素集合起来构成区域。首先为每个需要分割的区域确定一个种子像素作为生长起点, 然后按一定的生长准则把它周围与其特性相同或相似的像素合并到种子像素所在的区域中;聚类算法通过相似性的概念来把像素或体素划分到它所属的类型中的, 是一种目前非常流行的非监督分类算法;在图像分割中, 常用的边缘检测算子有:梯度算子、Sobel算子、Laplacian算子、Roberts算子、Canny算子等, 跟踪检测出的边缘点以构成边缘。
医学图像分割至今尚无通用的自身理论, 随着各学科许多新理论和方法的提出, 出现了许多与一些特定理论方法相结合的医学图像分割方法。主要包括基于模型的方法、基于知识和图谱的方法、基于数学形态学的方法、基于人工神经网络的方法、基于分形的方法和基于遗传算法的方法等。
2.2 偏移场医学图像分割
由于偏移场的存在使核磁共振图像中局部统计特性发生变化, 不同生理组织的亮度交叠分布, 成为自动化分割的一个主要障碍。现有的偏移校正方法分为:预处理方法和后处理方法。
预处理方法是基于MR设备特性, 需要用磁共振设备专门采集用于校正的数据, 必须获得原图像的扫描状态;后处理方法是基于图像特性, 可以适用于任何MR图像, 但是这种方法基本不能区分真实图像中与偏差场相似的成分, 造成真实图像中这一部分的失去或是偏差场不能完全校正。后处理方法中包括曲面拟合、空间滤波、统计方法和基于域的转化方法。
(1) 空间滤波的方法。基于空间滤波的偏移校正方法, 假设偏移场是由空间的低频亮度变化组成。这些方法, 先从原图中计算出偏移场, 然后通过将原始图像和偏移图像对应像素相除来进行偏移校正。各种空间滤波方法的主要不同在于在提取步骤中滤波方式的不同。滤波器分为低通滤波和同态滤波。
(2) 统计的方法。基于统计的方法主要目的在于图像分割, 在算法设计的时候考虑到了偏移场的影响。主要分为基于最大似然 (maximum likelihood) 和最大后验概率 (maximum a posteriori) 的方法、基于模糊C均值的方法和基于直方图的方法。
(3) 域的转化方法。代替空间域, 偏移校正可以在其他域中执行, 可以是双重性的, 如傅立叶域或者小波域, 或者补偿性, 如概率密度函数域。在这些域中, 可以对偏移场做出不同的假设, 校正之后, 再被转化到空间域中。
3 总结
医学图像分割是医学图像处理领域中的经典难题。医学图像处理与分析是近年来新兴的交叉学科, 随着图形、图像技术的发展, 医学图像的质量和显示方法得到了极大的改善, 从而借助于数字图像处理与分析手段使得诊疗水平大大提高。
由于偏移场的存在使磁共振图像的分割比其他医学图像分割困难的多, 现有偏移校正方法存在一定局限性, 即在偏移估计与校正的过程中, 会造成不同程度的信息丢失。本文阐述了医学图像分割的目的意义, 分析医学图像分割现状, 介绍了基本的医学图像分割方法, 对目前国内外医学图像分割方法进行了归纳, 总结各种不同类型方法的特点。
摘要：在医学研究和实践中, 经常需要对人体某种组织和器官的形状、边界、截面面积以及体积进行测量, 从而得出该组织病理、或功能方面的重要信息。由于偏移场的存在使核磁共振图像中局部统计特性发生变化, 不同生理组织的亮度交叠分布, 成为自动化分割的一个主要障碍。医学图像分割算法的研究仍是当前医学图像处理和分析的热点。本文阐述了医学图像分割的目的意义, 分析医学图像分割现状, 并对目前国内外医学图像分割方法进行了归纳, 总结各种不同类型方法的特点。
关键词：医学图像分割,偏移场,自动化分割
参考文献
[1]罗述谦, 唐宇.基于有偏场的适配模糊聚类分割算法[J].中国图形学报, 2002.[1]罗述谦, 唐宇.基于有偏场的适配模糊聚类分割算法[J].中国图形学报, 2002.
[2]刘文萍, 吴立德.图像分割中阈值选取方法比较研究[J].模式识别与人工智能, 1997.[2]刘文萍, 吴立德.图像分割中阈值选取方法比较研究[J].模式识别与人工智能, 1997.