Формирование набора признаков диагностических изображений на основе оценивания геометрических параметров формы характерных деталей

• Автор: Ананьин, Михаил Александрович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 133 с. : ил.

Оглавление
Глава 1 Математическая модель диагностического изображения, содержащего характерные детали

1.1 Характерные детали диагностических изображений.

1.2 Модель изображения сосудов глазного дна

1.3 Математическая модель изображения диска зрительного нерва

Выводы и результаты

Глава 2 Методы и алгоритмы оценивания геометрических параметров формы сегментов сосудов на изображениях глазного дна

2.1 Диагностические признаки изображения глазного дна

2.2 Выделение трассы сосуда на основе нечткого поля направлений с использованием алгоритма Дейкстры.

2.3 Оценивание кривизны трассы сосуда с использованием вейвлет разложения

2.3.1 Сглаживание исходной трассы сосуда.

2.3.2 Расчт локальной многомасштабной кривизны трассы сосуда и построение первичного пространства признаков
2.3.3 Построение вторичного пространства признаков по локальной многомасштабной кривизне
2.4 Оценивание прямолинейности и извитости трассы сосуда с использованием геометрического разделения кривых
2.4.1 Характерная деталь сегмента сосуда.
2.4.2 Построение первичного пространства признаков как набора геометрических характеристик отдельных лепестков сегмента сосуда
2.4.3 Метод оценивания прямолинейности и извитости трассы сосуда по набору локальных геометрических характеристик сегмента сосуда
Выводы и результаты.
Глава 3 Методы и алгоритмы оценивания геометрических параметров
сосудов диска зрительного нерва на изображениях глазного дна.
3.1 Общая схема анализа сосудов ДЗН.
3.2 Локализация области ДЗН.
3.3 Построение профиля контура области ДЗН
3.4 Оценивание геометрических параметров сосудов, пересекающих край
3.5 Оценивание диагностических параметров сосудов на изображениях глазного дна в области ДЗН
Выводы и результаты
Глава 4 Комплекс алгоритмов и программ формирования набора
признаков биомедицинских диагностических изображений.
4.1 Программный комплекс имитационного моделирования и анализа центральных линий сегментов глазного дна
4.1.1 Имитационное моделирование кривых.
4.1.2 Исследование точности оценивания признаков
4.1.3 Исследование инвариантности признаков.
4.1.4 Тестирование алгоритмов на натурных изображениях
4.2 Программный комплекс имитационного моделирования и анализа диска зрительного нерва
4.2.1 Имитационное моделирование изображения глазного дна.
4.2.2 Экспериментальные исследования на синтезированных изображениях
4.2.3 Экспериментальные исследования на натурных изображениях
4.3 Описание компьютерной системы ранней диагностики глазных заболеваний на основе анализа изображений глазного дна
Выводы и результаты.
Заключение
Литература


Представлен новый метод анализа флюоресцентных ангиограмм пациента с сосудистой патологией с применением вычислительной техники. Фотографирование глазного дна стало рутинным методом исследования во многих клиниках и практиках. Рынок офтальмологического оборудования представляет большое число коммерчески доступных систем получения цифровых изображений сетчатки i, , Торсоп и др Технические требования к устройствам ввода, компьютеру, вопросы хранения изображений на диске и сжатия, общеупотребительные методы предобработки улучшения качества офтальмологических изображений в клинической практике подробно представлены в , , . Решены некоторые вопросы фильтрации и анализа. Геометрические параметры толщины и направления являются диагностическими параметрами трассы, поскольку на их основе производится формирование диагностических признаков сосудов. Данные параметры являются локальными характеристиками, рассчитываемыми непосредственно по изображению древовидной структуры в процессе анализа изображений сосудов. В работах , , , , , , для оценивания геометрических параметров древовидных изображений на изображениях глазного дна был предложен метод трассировки дерева сосудов при помощи круглой рамки, суть которого заключается в последовательном анализе центральных точек выбранной ветви сосуда. На каждом шаге трассировки для оценивания направления анализируется распределение интенсивности на границе круглой рамки. Особенностями этого метода являются необходимость явно указывать начальную и конечную точки ветви. Точность данного метода можно повысить, рассматривая рамки меняющегося радиуса. Кроме того, возможно производить усреднение отсчетов изображения в локальной области. Авторами также был предложен новый метод метод локального веерного преобразования . Он обобщает анализ изображений круглой рамкой, так как позволяет использовать информацию внутри области круглой рамки и не требует указывать направление ветви. Предложенный метод позволяет определять направления ветвей в произвольных точках на изображениях сетчатых структур. В основу метода положено преобразование Радона, которое часто используется в качестве стандартного инструмента анализа изображений, позволяющего распознавать глобальные прямые линии на изображениях 7, , , , , . Хоу, которое позволяет выделять на изображениях различные кривые, которые можно параметризовать прямые, окружности фиксированного радиуса, и другие. Локальное веерное преобразование является специальным вариантом преобразования Радона, позволяющим хорошо работать в местах разветвлений и при наличии помех. Различные математические модели, используемые для оценивания геометрических характеристик кровеносных сосудов как центральных линий, так и профиля предложены, например, в работах 8, , , , 8, 9, 0, 1. В работах , , , , представлены методы формирования признаковых пространств, позволяющих производить непосредственно классификацию кровеносных сосудов на нормальные и патологичные. Указанные методы основаны на расчете оценки извилистости центральных линий сосудов, как правило, с использованием различных дифференциальных характеристик и используют в качестве исходных данных уже вычисленные центральные линии кровеносных сосудов. В диссертации предлагается оригинальный метод, являющийся развитием методов выявления патологических изменений структуры сосудистой системы глазного дна, основанных на анализе центральных линий кровеносных сосудов и использовании их дифференциальных характеристик для формирования признакового пространства с последующей классификацией. Предлагаемый метод основан на оценивании кривизны центральных линий сосудов изображений, предварительно обработанных с использованием сглаживающих фильтров с различной полосой пропускания с различной степенью сглаживания, что при вычислении дифференциальных характеристик приводит к использованию вейвлетпреобразования 4. Отличительной особенностью предложенного метода является то, что он использует в качестве результирующего набора признаков оценку кривизны центральных линий кровеносных сосудов, полученную при различных значениях параметра масштаба вей влетпреобразования.