Automatische Segmentierung und Analyse von Blutgefäßen:
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| Veröffentlicht: |
Berlin
Logos-Verl.
2004
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15 |
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
1.1 Motivation 1
1.2 Medizinischer Hintergrund 2
1.2.1 Angiogenese 2
1.2.2 Entwicklung des Dottersackgefäßsystems embryonaler Haushühner . 3
1.2.3 Forschung am Dottersackgefäßsystem 4
1.2.4 Angiogeneseforschung an anderen Modellen 5
1.3 Problemstellung 6
1.4 Bisherige Ansätze zur Gefäßsegmentierung und -analyse 7
1.5 Beitrag dieser Arbeit 9
1.6 Gliederung 10
2 Systemüberblick 13
2.1 Aufbau eines Bildanalysesystems 13
2.2 Was wünscht der medizinische Anwender? 16
2.3 Bildentstehung und -Charakteristik 17
2.3.1 Aufnahme des Dottersackgefäßsystems 17
2.3.2 Fundusbilder 18
2.3.3 Laserscanningophthalmoskopische Aufnahmen 19
2.3.4 Bildcharakteristik 22
3 Vorverarbeitung 23
3.1 Motivation 23
3.2 Rauschminderung durch modifizierte Mittelwertfilterung 23
3.3 Glättungsoperatoren 24
3.3.1 Binomialfilter 26
3.3.2 Glättung durch k-Nächste-Nachbarn-Operator 29
3.3.3 Das Perona-Malik-Modell 31
3.3.4 Anisotrope Diffusion von Weickert und Schnorr 36
3.3.5 Glättungsverfahren von Troncone und Vitulano 41
3.3.6 Schlussfolgerung 45
3.4 Kantenoperatoren 46
3.4.1 Kantenberechnung mit Canny-Operator 46
3.4.2 Kantenberechnung mit Shen-Castan-Filter 50
i
ü INHALTSVERZEICHNIS
3.5 Helligkeitsausgleich durch Hintergrundmodell 56
3.5.1 Lokale Schwellwerte versus fester Schwellwert nach lokalem Hellig¬
keitsausgleich 57
3.5.2 Berechnung des Hintergrundmodells 58
3.5.3 Helligkeitsausgleich mit Kontrastanpassung 62
4 Gefaßsegmentierung 65
4.1 Motivation 65
4.2 Bildpunktbasierte Segmentierung durch lokale Schwellwerte 66
4.2.1 Der Medianoperator als Schwellwert 66
4.2.2 Diskriminanzanalyse 69
4.2.3 Histogrammentropie 72
4.2.4 Adaptive Schätzung von Mischverteilungen 74
4.2.5 Schlussfolgerung 81
4.3 Regionenbasierte Gefäßsegmentierung 82
4.3.1 Wasserscheidentransformation 83
4.3.2 Berechnung von potenziellen Gefäßlinien 89
4.3.3 Gefäßsegmentierung durch Regionenwachstum 91
4.4 Automatische Korrektur von Segmentierungsfehlern 96
4.4.1 Lücken schließen 96
4.4.2 Randkorrektur 97
4.5 Interaktive Korrektur von Segmentierungsfehlern 99
4.5.1 Gefäßenden verbinden 100
4.5.2 Gefäßbereiche löschen 102
5 Analyse des Blutgefäßsystems 107
5.1 Messwerte zur Charakterisierung von Blutgefäßen 108
5.2 Morphologische Operationen 109
5.2.1 Distanztransformation 109
5.2.2 Skelettierung 111
5.3 Gitterschnittpunkte 116
5.4 Messwerte aus morphologischen Operationen 118
5.5 Messwertberechming aus Kettencodierung 120
5.6 Interpretation der Messwerte 127
5.7 Statistische Aufbereitung der Daten 134
6 Ergebnisse 135
6.1 Evaluation 135
6.2 Vergleich der Ergebnisse auf Bildpunktebene 136
6.3 Bewertung der Verfahren durch Vergleich der Analysedaten 155
6.4 Ergebnisse der Messwertberechnung 161
6.5 Schlussfolgerung 168
INHALTSVERZEICHNIS iii
7 Grafische Benutzerschnittstelle 171
7.1 Motivation 171
7.2 Beschreibung der Bedienelemente 171
7.3 Interne Parameterberechnung aus externen Einstellungen 176
8 Zusammenfassung und Ausblick 170
8.1 Zusammenfassung 179
8.2 Ausblick 182
Literaturverzeichnis 185
Index 191
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