Parametrization of closed surfaces for MR image segmentation

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2003
Major/Subject
Lääketieteellinen tekniikka
Mcode
Tfy-99
Degree programme
Language
en
Pages
66
Series
Abstract
Parametrisoinnin avulla voidaan suljettujen pintojen muotoja kuvata kvantitatiivisesti. Pinta esitetään palloharmonisten funktioiden sarjana, jolloin funktiosarjan kertoimia on mahdollista käyttää muodon kuvaajina. Kvantitatiivista esitystä tarvitaan elastisessa segmentointimetodissa, joka vaatii jonkinlaisen alustavan mallin segmentoitavasta kohteesta. Käytetty malli luodaan käyttäen parametrisoitua esimerkkijoukkoa, joka tässä tapauksessa koostuu käsin segmentoiduista kohteista, kuten ihmisaivojen hippocampukset. Tilastollisen analyysin avulla voidaan esimerkkijoukosta muodostaa kunkin kohteen tyypillistä muotoa edustavat muodon kuvaajat ja ominaista vaihtelua tyypillisen muodon ympärillä kuvaavat parametrit. Näitä käytetään muotoiltaessa mallia elastisesti paremmin segmentoitavan kohteen ympärille sopivaksi. Muita sovellusalueita ovat kohteiden visualisointi ja epänormaalien muotojen automaattinen tunnistus. Tässä työssä esitelty parametrisointimenetelmä perustuu tehtävän määrittelyyn optimointiongelmana. Käytetty määrittely johtaa suureen, harvaan ja epälineaariseen ongelmaan, jota rajoittavat sekä yhtälö-, että epäyhtälöehdot, mikä täytyy huomioida ratkaisualgoritmia valitessa. Ratkaisun yksityiskohtia tai lähdekoodia ei kuitenkaan ole julkisesti saatavilla. Tästä syystä, muunneltavuuden ja olemassa olevaan ohjelmistoon sovitettavuuden takia suunnitellaan ja toteutetaan uusi algoritmi. Toteutettu algoritmi perustuu toistetun neliöllisen ohjelmoinnin (sequential quadratic programming, SQP) periaatteeseen, jota käytetään ongelman erityispiirteiden mukaan sovellettuna. Toteutuksen jälkeen algoritmi testataan keinotekoista ja anatomista kohdetta käyttäen. Testausvaiheessa analysoidaan, miten funktiosarjan pituus vaikuttaa erikokoisten kohteiden parametrisoinnin jälkeen muodostettavien pintojen laatuun. Algoritmin kokeilun ja testauksen aikana onnistuttiin ratkaisemaan ongelmia, jotka sisälsivät tuhansia muuttujia ja rajoitusehtoja. Vaikka tulosten laatu on hyvä, huomattiin, että algoritmin suorituskyky heikkenee nopeasti ongelmien koon kasvaessa ja kohteiden muodon tullessa monimutkaisemmiksi. Onkin mahdollista, ettei algoritmin suorituskyky riitä enää tulevaisuudessa vaatimustason kasvaessa. Työssä annetaan useita ehdotuksia jatkokehitystä varten.
Description
Supervisor
Katila, Toivo
Keywords
parametrization, parametrisointi, elastic segmentation, elastinen segmentointi, deformable models, muotoutuvat mallit, spherical harmonics, palloharmoniset funktiot, sequential quadratic programming, toistettu neliöllinen ohjelmointi
Other note
Citation