Holdings: Medizinische Bildverarbeitung

Medizinische Bildverarbeitung:

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Main Author:	Handels, Heinz 1960- (Author)
Format:	Thesis Book
Language:	German
Published:	Stuttgart [u.a.] Teubner 2000
Series:	Leitfäden der Informatik
Subjects:	Bildverarbeitung Bildgebendes Verfahren Hochschulschrift
Online Access:	Inhaltsverzeichnis
Physical Description:	XIV, 366 S. Ill., graph. Darst.
ISBN:	3519029472

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adam_text	MEDIZINISCHE BILDVERARBEITUNG VON PRIV.-DOZ. DR. RER. NAT. HEINZ HANDELS MEDIZINISCHE UNIVERSITAET ZU LUEBECK B.G. TEUBNER STUTTGART * LEIPZIG 2000 INHALTSUEBERSICHT 1 EINLEITUNG 1 2 MEDIZINISCHE BILDER UND IHRE ERZEUGUNG 7 3 GRUNDLAGEN MEDIZINISCHER BILDANALYSE- UND MUSTERERKENNUNGSSYSTEME 43 4 SEGMENTIERUNG MEDIZINISCHER BILDDATEN 71 5 ANALYSE MEDIZINISCHER BILDOBJEKTE 103 6 KLASSIFIKATION UND BILDERKENNUNG 151 7 AUSWAHL UND TRANSFORMATION VON MERKMALEN 215 8 VISUALISIERUNGSTECHNIKEN 249 9 COMPUTERGESTUETZTE DIAGNOSTIK UND OPERATIONSPLANUNG 291 10 ANHANG 329 11 LITERATURVERZEICHNIS 335 12 SACHVERZEICHNIS 355 INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG 1 2 MEDIZINISCHE BILDER UND IHRE ERZEUGUNG 7 2.1 BILDGEBENDE VERFAHREN IN DER MEDIZIN 7 2.1.1 SONOGRAPHIE 8 2.1.2 ROENTGENTECHNIK 10 2.1.3 COMPUTERTOMOGRAPHIE 12 2.1.4 MAGNETRESONANZTOMOGRAPHIE 13 2.1.4.1 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN 15 2.1.4.2 RELAXATIONSPROZESSE 19 2.1.4.3 MR-MESSTECHNIKEN 23 2.1.4.4 RELAXOMETRIE 25 2.1.4.5 FUNKTIONELLE MAGNETRESONANZTOMOGRAPHIE 29 2.2 TYPISIERUNG MEDIZINISCHER BILDDATEN 34 2.2.1 2D-BILDER 34 2.2.2 3D-BILDFBLGEN 35 2.2.3 MULTISPEKTRALE 2D-BILDDATEN 36 2.2.3.1 MULTISPEKTRALE MR-BILDDATEN 36 2.2.3.2 FARBBILDER 37 2.2.3.3 MULTISPEKTRALE PARAMETERBILDDATEN 38 2.2.4 MULTISPEKTRALE 3D-BILDFOLGEA 38 2.2.5 BEWEGTBILDFOLGEN 39 2.3 MEDIZINISCHE BILDDATENSTANDARDS 40 INHALTSVERZEICHNIS IX 3 GRUNDLAGEN MEDIZINISCHER BILDANALYSE- UND MUSTERERKENNUNGSSYSTEME 43 3.1 PHASEN DES ERKENNUNGSPROZESSES 45 3.2 EINSATZ MEDIZINISCHER BILDANALYSE- UND MUSTERERKENNUNGSSYSTEME 47 3.3 TECHNIKEN ZUR VORVERARBEITUNG MEDIZINISCHER BILDER 51 3.3.1 LOKALE OPERATOREN 51 3.3.2 GLAETTUNGSFILTER 53 3.3.2.1 MITTELWERTFILTER 53 3.3.2.2 GAUSS-UND BINOMIALFILTER 54 3.3.2.3 MEDIANFILTER 55 3.3.3 KANTENFILTER 56 3.3.3.1 DIFFERENZOPERATOREN 56 3.3.3.2 SOBEL- UND PREWITT-OPERATOR 58 3.3.3.3 LAPLACE-OPERATOR 59 3.3.4 REGISTRIERUNGSALGORITHMEN 61 3.3.4.1 GRUNDLAGEN 62 3.3.4.2 LANDMARKENBASIERTE REGISTRIERUNG 64 3.3.4.3 KURVEN- UND OBERFLAECHENBASIERTE REGISTRIERUNG 66 3.3.4.4 VOXELBASIERTE REGISTRIERUNG 67 4 SEGMENTIERUNG MEDIZINISCHER BILDDATEN 71 4.1 SCHWELLWERTVERFAHREN 72 4.2 ROI-BASIERTE PIXELKLASSIFIKATION 73 4.3 BEREICHS- UND VOLUMENWACHSTUMSVERFAHREN 77 4.3.1 ALGORITHMUS 77 4.3.2 VOLUMENWACHSTUMSVERFAHREN 80 4.3.3 ALGORITHMISCHE ERWEITERUNGEN UND VARIANTEN 82 4.4 CLUSTERANALYSE MULTISPEKTRALER BILDDATEN 84 4.4.1 ITERATIVE, PARTITIONIERENDE CLUSTERANALYSEVERFAHREA 85 4.4.2 HISTOGRAMMBASIERTE CLUSTERANALYSE 89 4.4.2.1 KONFLIKTBEHANDLUNG 92 4.4.2.2 HISTOGRAMMPYRAMIDEN 93 X INHALTSVERZEICHNIS 4.5 AKTIVE KONTURMODELLE 95 4.5.1 KONTURSUCHE ALS OPTIMIERUNGSPROBLEM 96 4.5.1.1 INNERE ENERGIE 96 4.5.1.2 AEUSSERE ENERGIE 98 4.5.1.3 ENERGIEMINIMIERUNG 99 4.5.2 AKTIVE KONTURMODELLE IN DER ANWENDUNG 101 5 ANALYSE MEDIZINISCHER BILDOBJEKTE 103 5.1 TEXTURANALYSE 104 5.1.1 HARALICK SCHE TEXTURMERKMALE 108 5.1.2 TEXTURENERGIEN NACH LAWS 113 5.1.3 TEXTURMERKMALE AUS DEM POWERSPEKTRUM 116 5.2 FRAKTALE BILDANALYSE 121 5.2.1 AEHNLICHKEITSDIMENSION 123 5.2.2 HAUSDORFF-DIMENSION 124 5.2.3 FRAKTALE KAESTCHENDIMENSION 125 5.2.4 BESTIMMUNG DER FRAKTALEN KAESTCHENDIMENSION DIGITALER BILDMUSTER. 127 5.2.5 FRAKTALE DIMENSION GEBROCHENER BROWNSCHER FLAECHEN 133 5.2.5.1 GEBROCHENE BROWNSCHE BEWEGUNG 133 5.2.5.2 GEBROCHENE BROWNSCHE FLAECHEN 135 5.2.5.3 BESTIMMUNG DER FRAKTALEN DIMENSION UND DES PARAMETERS //.... 137 5.3 MORPHOLOGISCHE MERKMALE VON BILDOBJEKTEN 140 5.3.1 MOMENTE EINER KONTUR 142 5.3.2 NORMALISIERTE RADIALE DISTANZEN UND RAUHIGKEIT 145 5.3.3 FOURIER-DESKRIPTOREN 146 5.3.4 KOMPAKTHEIT UND RUNDHEIT 148 5.3.5 ELONGIERTHEIT 150 6 KLASSIFIKATION UND BILDERKENNUNG 151 6.1 MATHEMATISCHE GRUNDLAGEN 151 6.1.1 KLASSIFIKATION ALS OPTIMIERUNGSPROBLEM 152 6.1.2 BAYES-STRATEGIE 153 6.1.3 MINIMAX- UND NEYMAN-PEARSON-STRATEGIE 156 INHALTSVERZEICHNIS XI 6.2 STATISTISCHE KLASSIFIKATOREN 157 6.2.1 BAYES-KLASSIFIKATOR UNTER NORMALVERTEILUNGSANNAHME 157 6.2.2 MAXIMUM-LIKELIHOOD-KLASSIFIKATOR 161 6.2.3 MINIMUM-DISTANZ-KLASSIFIKATOREN 163 6.2.3.1 MAHALANOBIS-KLASSIFIKATOR 163 6.2.3.2 EUKLIDISCHER KLASSIFIKATOR 164 6.2.4 SEGMENTIERUNG MULTISPEKTRALER BILDDATEN MIT STATISTISCHEN KLASSIFIKATOREN 165 6.3 NICHT-PARAMETRISCHE KLASSIFIKATIONSVERFAHREN 166 6.3.1 K-NAECHSTE-NACHBARN-KLASSIFIKATOR 167 6.3.2 NAECHSTER-NACHBAR-KLASSIFIKATOR 170 6.4 NEURONALE NETZE 174 6.4.1 NEURONENMODELL 176 6.4.2 PERZEPTRONS 178 6.4.3 MULTILAYER-PERZEPTRONS 181 6.4.3.1 LERNEN DURCH BACK-PROPAGATION 182 6.4.3.2 MULTILAYER-PERZEPTRONS ALS KLASSIFIKATOREN 184 6.4.3.3 TOPOLOGIEOPTIMIERUNG DURCH AUSDUENNUNG 188 6.4.3.4 SEGMENTIERUNG MULTISPEKTRALER BILDDATEN MIT MULTILAYER- PERZEPTRONS 189 6.4.4 TOPOLOGISCHE MERKMALSKARTEN 191 6.4.4.1 NETZWERKTOPOLOGIE 193 6.4.4.2 LERNPROZESS 194 6.4.4.3 KONTROLLE DES LERNPROZESSES 198 6.4.4.4 CLUSTERANALYSE UND SEGMENTIERUNG MIT TOPOLOGISCHEN MERKMALSKARTEN 200 6.4.4.5 TOPOLOGISCHE KARTEN ALS KLASSIFIKATOREN 204 6.4.5 RESTRICTED-COULOMB-ENERGY-KLASSIFIKATOR 205 6.5 EVALUIERUNG VON MUSTERERKENNUNGSSYSTEMEN 208 6.5.1 HOLD-OUT-METHODE 212 6.5.2 LEAVING-ONE-OUT-METHODE 213 XII INHALTSVERZEICHNIS 7 AUSWAHL UND TRANSFORMATION VON MERKMALEN 215 7.1 AUSWAHL VON MERKMALEN 217 7.1.1 BEWERTUNG VON MERKMALEN 219 7.1.2 HEURISTISCHE STRATEGIEN UND GREEDY-ALGORITHMEN 222 7.1.3 GENETISCHE ALGORITHMEN 224 7.1.3.1 GRUNDLAGEN GENETISCHER ALGORITHMEN 225 7.1.3.1.1 SELEKTIONSVERFAHREN 226 7.1.3.1.2 REKOMBINATION 228 7.1.3.1.3 MUTATION 230 7.1.3.1.4 STEUERUNG DER POPULATIONSENTWICKLUNG 230 7.1.3.2 OPTIMIERUNG GENETISCHER ALGORITHMEN FUER DIE MERKMALSAUSWAHL 232 7.2 TRANSFORMATION VON MERKMALEN 237 7.2.1 HAUPTKOMPONENTENANALYSE 237 7.2.1.1 MATHEMATISCHE GRUNDLAGEN 237 7.2.1.2 REDUKTION DER MERKMALSANZAHL 241 7.2.1.3 WEITERE ANWENDUNGEN IN DER MEDIZINISCHEN BILDVERARBEITUNG 243 7.2.2 MERKMALSTRANSFORMATION UNTER BERUECKSICHTIGUNG DER INTERKLASSEN- UND DER GEPOOLTEN INTRAKLASSEN-STREUUNGSMATRIX 245 8 VISUALISIERUNGSTECHNIKEN 249 8.1 FARBMODELLE 250 8.1.1 TECHNISCH-PHYSIKALISCHE FARBMODELLE 251 8.1.2 HSV-FARBRAUM 253 8.1.3 HLS-FARBRAUM 254 8.1.4 FARBRAUMTRANSFORMATIONEN 255 8.2 2D-VISUALISIERUNG VON SEGMENTIERUNGSERGEBNISSEN 256 8.3 DREIDIMENSIONALE VISUALISIERUNGSTECHNIKEN 259 8.3.1 GENERIERUNG VON OBERFLAECHENMODELLEN 263 8.3.1.1 KONTURBASIERTE TRIANGULATION 263 8.3.1.2 MARCHING-CUBES-ALGORITHMUS 264 INHALTSVERZEICHNIS XIII 8.3.2 BELEUCHTUNG, SCHATTIERUNG UND TRANSPARENZ 268 8.3.2.1 PHONG SCHES BELEUCHTUNGSMODELL 268 8.3.2.2 KONSTANTE SCHATTIERUNG 271 8.3.2.3 GOURAUD-SCHATTIERUNG 271 8.3.2.4 PHONG-SCHATTIERUNG 273 8.3.2.5 TRANSPARENZ 273 8.3.3 VOLUMENVISUALISIERUNG 274 8.3.3.1 GRUNDLAGEN 275 8.3.3.2 INTEGRALSCHATTIERUNG UND MAXIMUMSPROJEKTION 278 8.3.3.2.1 INTEGRALSCHATTIERUNG 278 8.3.3.2.2 MAXIMUMSPROJEKTION 278 8.3.3.3 VOXELBASIERTE OBERFLAECHENDARSTELLUNG 279 8.3.3.3.1 STRAHLVERFOLGUNG 279 8.3.3.3.2 PARALLELISIERUNG 281 8.3.3.4 APPROXIMATION DER OBERFLAECHENNORMALEN IM VOXELMODELL 283 8.3.3.4.1 GRAUWERT-GRADIENTEN-SCHATTIERUNG 283 8.3.3.4.2 ADAPTIVE GRAUWERT-GRADIENTEN-SCHATTIERUNG 284 8.3.4 MEDIZINISCHE ANWENDUNGSBEISPIELE 285 9 COMPUTERGESTUETZTE DIAGNOSTIK UND OPERATIONSPLANUNG 291 9.1 BILDANALYSE INTRAKRANIELLER TUMOREN IN DER MAGNETRESONANZTOMOGRAPHIE 291 9.1.1 MEDIZINISCHE GRUNDLAGEN 292 9.1.2 COMPUTERGESTUETZTE HIRNTUMORANALYSE 294 9.1.2.1 3D-FORMANALYSE DER HIRNTUMOREN 296 9.1.2.2 ANALYSE DER TUMORBERANDUNG 298 9.1.2.2.1 FRAKTALE ANALYSE DER TUMORBERANDUNG UND INNERER KONTUREN 298 9.1.2.2.2 TUMORRANDPROFILE 299 9.1.2.3 TEXTURANALYSE DES TUMORINNEREN 302 9.1.2.4 QUANTIFIZIERUNG DER KONTRASTMITTELAUFNAHME. 303 9.1.3 BEWERTUNG DER TUMORMERKMALE UND MOEGLICHKEITEN DER DIAGNOSEUNTERSTUETZUNG 304 XIV INHALTSVERZEICHNIS 9.2 ANALYSE UND ERKENNUNG VON HAUTTUMOREN 307 9.2.1 MEDIZINISCHE PROBLEMSTELLUNG 307 9.2.2 VISUALISIERUNG DER HAUTOBERFLAECHENPROFILE 309 9.2.3 PROFILCHARAKTERISIERUNG DURCH BILDANALYSEMETHODEN 310 9.2.3.1 TEXTURANALYSE DER OBERFLAECHENPROFILE 311 9.2.3.2 FRAKTALE ANALYSE DER OBERFLAECHENPROFILE 312 9.2.4 MERKMALSAUSWAHL FUER DIE MELANOMERKENNUNG 313 9.2.5 COMPUTERGESTUETZTE MELANOMERKENNUNG 315 9.3 COMPUTERGESTUETZTE 3D-PLANUNG UND SIMULATION VON HUEFTOPERATIONEN 317 9.3.1 MEDIZINISCHER HINTERGRUND 318 9.3.2 VORVERARBEITUNG DER BILDDATEN 320 9.3.3 TECHNIKEN FUER DIE COMPUTERGESTUETZTE OPERATIONSPLANUNG 321 9.3.4 SIMULATION DER OPERATION UND PROTHESENDESIGN 324 10 ANHANG 329 10.1 TEXTURMERKMALE NACH HARALICK 329 10.2 ALGORITHMEN ZUR FARBRAUMTRANSFORMATION 333 11 LITERATURVERZEICHNIS 335 12 SACHVERZEICHNIS 355 13 FARBTAFELN 363
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