Выделение контуров костей коленного сустава на медицинских рентгенограммах
Автор: Михайличенко Алексей Андреевич, Демяненко Яна Михайловна
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Обработка изображений, распознавание образов
Статья в выпуске: 3 т.43, 2019 года.
Бесплатный доступ
Важным шагом в автоматическом анализе медицинских рентгенограмм является детектирование интересующих объектов. Однако медицинские рентгенограммы зачастую имеют низкую контрастность и варьирующуюся в широких пределах цветовую гамму, что затрудняет их анализ традиционными методами, которые в своей работе опираются на конкретные критерии однородности регионов. В данной работе мы предлагаем подход к выделению контуров объектов, не требующий критерия однородности. Метод основан на выделении фрагментов границ и устранении разрывов между фрагментами границы одного объекта. Нами был предложен численный критерий для определения точности соответствия полученного контура описываемому объекту. Полученные результаты могут применяться для диагностики отклонений, болезней, а также использоваться как промежуточный результат для более интеллектуальных методов анализа изображений.
Обработка изображений, сегментация медицинских рентгенограмм, извлечение контуров
Короткий адрес: https://sciup.org/140246473
IDR: 140246473 | DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-3-455-463
Detection of the bone contours of the knee joints on medical X-ray images
Detection of objects of interest is a crucial step in the automatic analysis of the medical X-ray images. However, medical X-rays are often characterized by the low contrast as well as great variability in range of colours, which makes it more difficult to be analysed by the common methods based on the regions homogeneity principles. In our paper, we present an alternative approach to the contours detection problem that does not require the homogeneity criteria to be satisfied. Our method is based on the identification of edge fragments and elimination of discontinuities between them. Moreover, we describe a numeric criterion for quality evaluation of contours detection. The obtained results can used for diagnosis of abnormalities and diseases, and also as an intermediate step for more sophisticated methods of image analysis.
Список литературы Выделение контуров костей коленного сустава на медицинских рентгенограммах
- Dougherty, G. Medical image processing: Techniques and applications (Biological and medical physics, biomedical engineering) / G. Dougherty. - New York: Springer-Verlag, 2011.
- Stolojescu-Crisan, C. Comparison of X-Ray image segmentation techniques / C. Stolojescu-Crisan, S.A. Holban // Advances in Electrical and Computer Engineering. - 2013. - Vol. 13, Issue 3. - P. 85-92.
- Goshtasby, A. Segmentation of cardiac cine MR images for extraction of right and left ventricular chambers / A. Goshtasby, D.A. Turner // IEEE Transactions on Medical Imaging. - 1995. - Vol. 14, Issue 1. - P. 56-64.
- Feng, D. Segmentation of bone structures in X-Ray image [Electronical Resource] / D. Feng // PhD thesis. - Singapore: School of Computing National University of Singapore, 2006. - URL: http://www.comp.nus.edu.sg/~leowwk/thesis/dingfeng-proposal.pdf (request date 06.02.2019).
- Kulkarni, M. X-ray image segmentation using active shape models [Electronical Resource] / M. Kulkarni. - Master's thesis, University of Cape Town, 2008. - URL: http://www.dip.ee.uct.ac.za/~klkmay001/MK_undergrad_thesis.pdf
- Seise, M. Segmenting tibia and femur from knee X-ray images / M. Seise, S.J. McKenna, I.W. Ricketts, C.A. Wigderowitz // Proceedings of the Medical Image Understanding and Analysis. - 2005. - P. 103-106.
- Garcia, R.L. A fully automatic algorithm for contour detection of bones in hand radiographs using active contours / R.L. Garcia, M.M. Fernandez, J.I. Arribas, C.A. Lopez // IEEE International Conference on Image Processing. - 2003. - P. 421-424.
- Chen, Y. Automatic extraction of femur contours from hip X-Ray images / Y. Chen, X.H. Ee, W.K. Leow, T.S. Howe // Computer Vision for Biomedical Image Applications. - 2005. - P. 200-209.
- Chernuhin, N.A. On an approach to object recognition in X-ray medical images and interactive diagnostics process / N.A. Chernuhin // IEEE Proceedings: Computer Science and Information Technologies (CSIT). - 2013.
- Paris, S. Bilateral filtering: Theory and applications / S. Paris, P. Kornprobst, J. Tumblin, F. Durand // Foundations and Trends in Computer Graphics and Vision. - 2009.
- Otsu, N. A threshold selection method from gray-level histograms / N. Otsu // IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics. - 1979. - Vol. 9. - P. 62-66.
- Xu, C. Snakes, shapes, and gradient vector flow / C. Xu, J.L. Prince // IEEE Transactions on Image Processing. - 1998. - Vol. 7, Issue 3. - P. 359-369.
- Kirsch, R. Computer determination of the constituent structure of biological images / R. Kirsch // Computers and Biomedical Research. - 1971. - Vol. 4. - P. 315-328.
- Canny, J. A computational approach to edge detection / J. Canny // IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. - 1986. - Vol. 8, Issue 6. - P. 679-698.
- Williams, D.J. A fast algorithm for active contours and curvature estimation / D.J. Williams, M. Shah // CVGIP: Image Processing. - 1992. - Vol. 55, Issue 1. - P. 14-26.
- Петров, В.О. Модификация алгоритма активных контуров для решения задачи интерактивной сегментации растровых изображений дефектов металлических отливок / В.О. Петров, О.О. Привалов // Современные проблемы науки и образования. - 2008. - № 6 - С. 14-19.
- Hart, P.E. Formal basis for the heuristic determination of minimum cost paths / P.E. Hart, N.J. Nilsson, B.A. Raphael // IEEE Transactions on Systems Science and Cybernetics. - 1968. - Vol. 4, Issue 2. - P. 100-107.
- Cormen, T.H. Introduction to algorithms / T.H. Cormen, Ch.E. Leiserson, R.L. Rivest, C. Stein. - 3rd ed. - MIT Press, 2009. - P. 727-730.
- Mikhaylichenko, A. Automatic detection of bone contours in X-Ray Images / A. Mikhaylichenko, Y. Demyanenko, E. Grushko // CEUR Workshop Proceedings (AIST 2016). - 2016. - Vol. 1710. - P. 212-223.
- Михайличенко, А.А. Метод точного выделения контуров медицинских объектов на рентгенограммах / А.А. Михайличенко, Я.М. Демяненко // Труды 26-й Международной конференции по компьютерной графике и обработке изображений, ГрафиКон 2016. - 2016. - С. 193-198.
