Segmentazione automatica della carotide
basata sulla classificazione dei pixel
Samanta Rosati, Filippo Molinari, Gabriella Balestra
Biolab, Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni, Politecnico di Torino, Torino
OBIETTIVO DELLO STUDIO
Proporre uno strumento per la segmentazione automatica di immagini
ad ultrasuoni dell’arteria carotidea.
Samanta Rosati
28 giugno 2012
OBIETTIVO DELLO STUDIO
Proporre uno strumento per la segmentazione automatica di immagini
ad ultrasuoni dell’arteria carotidea.
Indicatore di
rischio
cardiovascolare
Samanta Rosati
28 giugno 2012
OBIETTIVO DELLO STUDIO
Diversa morfologia
del vaso
Samanta Rosati
28 giugno 2012
OBIETTIVO DELLO STUDIO
Presenza di condizioni
patologiche
Samanta Rosati
28 giugno 2012
OBIETTIVO DELLO STUDIO
Scarsa ecogenicità
delle interfacce
Samanta Rosati
28 giugno 2012
OBIETTIVO DELLO STUDIO
Proporre uno strumento per la segmentazione automatica di immagini
ad ultrasuoni dell’arteria carotidea.
Elaborazione di Immagini +
Knowledge-Based Systems
Samanta Rosati
28 giugno 2012
FEATURE EXTRACTION
1. Estrazione di una serie di parametri che possano essere descrittivi dei
singoli pixel
6 aree di pixel
3 categorie di features:
4 aree centrate
attorno al pixel:
3x7
7x3
15x7
7x15
2 aree non centrate
attorno al pixel:
7x3 verso l’alto
7x3 verso il basso
Samanta Rosati
Intensità del pixel selezionato
Momenti statistici: valor
medio, deviazione standard,
skewness, kurtosis
Texture Features: Spatial Gray
Level Dependence Method,
Gray Level Difference Method,
Gray Level Run Length Matrix
211 features estratte per
ogni pixel analizzato
28 giugno 2012
FEATURE SELECTION
2. Selezione di un sottoinsieme di parametri che permettano di
identificare la regione a cui i pixel appartengono
4 classi di pixel:
Lume
Complesso intima-media
Avventizia
Lume rumoroso
Samanta Rosati
28 giugno 2012
FEATURE SELECTION
2. Selezione di un sottoinsieme di parametri che permettano di
identificare la regione a cui i pixel appartengono
4 classi di pixel:
Lume
Complesso intima-media
Avventizia
Lume rumoroso
QuickReduct Alghoritm:
Algoritmo per FS basato sulla teoria dei
Rough Set (Fuzzy Logic)
Nessuna ipotesi sulla modellizzazione
dei dati
QRA(C,D)
Input:
C -> set di feature estratte
per ogni elemento
D -> classe di appartenenza
di ogni elemento
Output:
R -> sottoinsieme di feature
R <- {}
while
T <- R
foreach ∈ (C-R)
if
∪
T <- R ∪ R <- T
return R
Samanta Rosati
28 giugno 2012
FEATURE SELECTION
2. Selezione di un sottoinsieme di parametri che permettano di
identificare la regione a cui i pixel appartengono
QuickReduct Alghoritm:
4 classi di pixel:
Lume
Complesso intima-media
Avventizia
Algoritmo per FS basato sulla teoria dei
Rough Set (Fuzzy Logic)
Nessuna ipotesi sulla modellizzazione
dei dati
QRA(C,D)
Lume rumoroso
Dataset per FS:
60 immagini
600 pixel
per classe
Samanta Rosati
Input:
C -> set di feature estratte
per ogni elemento
D -> classe di appartenenza
di ogni elemento
Output:
R -> sottoinsieme di feature
R <- {}
while
T <- R
foreach ∈ (C-R)
if
∪
T <- R ∪ R <- T
return R
28 giugno 2012
FEATURE SELECTION
2. Selezione di un sottoinsieme di parametri che permettano di
identificare la regione a cui i pixel appartengono
QuickReduct Alghoritm:
4 classi di pixel:
Lume
Complesso intima-media
Avventizia
Algoritmo per FS basato sulla teoria dei
Rough Set (Fuzzy Logic)
Nessuna ipotesi sulla modellizzazione
dei dati
QRA(C,D)
Lume rumoroso
Dataset per FS:
60 immagini
600 pixel
per classe
13 features selezionate
Samanta Rosati
Input:
C -> set di feature estratte
per ogni elemento
D -> classe di appartenenza
di ogni elemento
Output:
R -> sottoinsieme di feature
R <- {}
while
T <- R
foreach ∈ (C-R)
if
∪
T <- R ∪ R <- T
return R
28 giugno 2012
CLASSIFICAZIONE DEI PIXEL
3. Costruzione di un classificatore capace di identificare la regione della
carotide a cui ciascun pixel appartiene
3 differenti dataset
di training
Samanta Rosati
28 giugno 2012
CLASSIFICAZIONE DEI PIXEL
3. Costruzione di un classificatore capace di identificare la regione della
carotide a cui ciascun pixel appartiene
LUME/LUME RUMOROSO
COMPLESSO INTIMA-MEDIA
AVVENTIZIA
NON CLASSIFICATO
3 differenti dataset
di training
Samanta Rosati
28 giugno 2012
SEGMENTAZIONE DELL’IMMAGINE
4. Identificazione delle interfacce lume-intima e media-avventizia
L
L
L
IM
IM
L
IM
IM
IM
IM
IM
IM
IM
IM
IM
A
A
A
A
Interfaccia LI
ADF
LI
MA
Interfaccia MA
5. Calcolo della distanza tra il profilo LI e il profilo MA
Samanta Rosati
28 giugno 2012
RISULTATI
Immagine con elevata
qualità e contrasto
Immagine con
lume rumoroso
LI
MA
ADF
LI
MA
ADF
LI
MA
ADF
Immagine con
carotide inclinata
Samanta Rosati
28 giugno 2012
RISULTATI
Confronto tra IMT calcolata automaticamente e IMT estratta da 2 set
di profili tracciati manualmente effettuato su 50 immagini
IMT autom. – op1
IMT op1 – op2
Samanta Rosati
IMT autom. – op2
28 giugno 2012
CONCLUSIONI
Nel calcolo dell’IMT le prestazioni dell’algoritmo si possono ritenere
ampiamente in linea con quelle dei tradizionali algoritmi di segmentazione
anche semi-automatici
L’algoritmo proposto è completamente user-indipendent e non richiede
l’inizializzazione di alcun parametro
Si adatta a differenti geometrie e livelli di rumore senza necessità di
modificare/adattare i parametri
I profili LI e MA estratti possono essere utilizzati per l’inizializzazione di
altri algoritmi (modelli deformabili) o per l’identificazione di placche
Samanta Rosati
28 giugno 2012
GRAZIE PER L’ATTENZIONE
http://socrate.polito.it/biolab