Verbesserung und Implementierung der im Bildverarbeitungteil des GREDEA-Systems benutzten Algorithmen

Student:Christina Birthälmer
Title:Verbesserung und Implementierung der im Bildverarbeitungteil des GREDEA-Systems benutzten Algorithmen
Type:diploma thesis
Advisors:Kókai, G.; Schneider, H.
State:submitted on August 1, 2002
Prerequisits:

Wir entwickeln in Kooperation mit der Augenklinik der Albert-Szent-Györgyi-Universität Szeged das GREDEA-System (Grammatical Retina Description with Evolutionary Algorithms). Der Grundgedanke hinter GREDEA ist, patientenspezifische Überwachungsprogramme für das Überprüfen der Blutzirkulation der menschlichen Retina zu entwickeln. Das System wird bei Patienten mit Diabetes angewandt, die über lange Zeiträume überwacht werden müssen,da ihre Retina besonders gefährdet ist. Betroffen sind vor allem die kleinen Blutgefäße, die diese Membran ernähren. Im frühen Stadium treten meist keine Symptome auf, so dass ein erfahrener Arzt die erweiterten Pupillen der Patienten regelmäßig untersuchen muß.
Unser System hat im wesentlichen zwei Teile: Im ersten Teil, den man als Lernphase betrachten kann, wird eine individuelle Beschreibung der Blutzirkulation der menschlichen Retina für jeden Patienten erstellt. Um diese Beschreibung zu erhalten, beginnt der Prozess bei den Fundusbildern. Diese Bilder werden mit einem scanning laser ophthalmoscope (SLO) aufgenommen und mit Hilfe von verschiedenen Bildverarbeitungsmethoden vorverarbeitet.
Dann wird ein parametrisches Lindenmayer-System (L-System) mit Hilfe von evolutionären Algorithmen entwickelt. Diese Grammatik beschreibt ein Muster, das dem Gefäßbaum des Patienten sehr nahe kommt. Dieses L-System kann gespeichert werden (es braucht weniger Speicher als die ursprüngliche Abbildung) und später benutzt werden, um zu vergleichen.

Der zweite Teil ist dann die Anwendungsphase. Der Patient kommt erneut, um Untersuchungen vornehmen zu lassen und wieder werden Bilder von seinem Auge gemacht. Von diesen werden wiederum L-Systeme generiert. Aber jetzt dient das vorher generierte Ergebnis als Anfangspopulation des evolutionären Algorithmus. Als Ergebnis bekommen wir erneut ein L-System. Diese symbolische, parametrierte Beschreibung kann mit früheren Ergebnissen verglichen werden und als Eingabe eines Diagnostik-Moduls dienen.

Topic:

Ein wesentlicher Bestandteil des System ist die Vorverarbeitung der erzeugten Bildern. Die Hauptaufgabe in dieser Phase ist, die Blutgefäße ausc einem Retinabild auszuselektieren und in schwarz-weiß darzustellen. Es ist sehr wichtig sehr gute Bildverarbeitungsfunktionen zu finden, weil je besser das vorverarbeite Anfangsbild ist desto besser wird das vom System erzeute Ergebnis werden.

  • Der entwickelte Algorithmus muss fähig sein aus einem farbigen Retinabild im Pixelformat die Blutgefäße ausselektieren.
  • Es kann vorkommen, dass verschiedene Teile des Bildes verschiedene Beleuchtung haben einige Abschnitte sind heller als andere. Der Algorithmus muss es kompensieren und gutes Selektion liefern.
  • Das Verfahren muss ziemlich schnell sein weil täglich mehrere Bildern verarbeitet werden müssen.
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