Skip to main content
SUPERVISOR
Said Sadri,Behzad Nazari
سعید صدری (استاد راهنما) بهزاد نظری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Zahra Nadealian marnani
زهرا نادعلیان مارنانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
Lung cancer is one of the deadliest kinds of cancer. Pulmonary nodules are one of the symptoms of lung cancer that can appear as a separated mass or as a mass attached to chest wall. Nodule is an additional mass that is produced inside the lung. Lung cancer is not detected in early stages in computed tomography (CT) scan images. Pulmonary nodules appear when lung cancer is in the more severe stages, because of low contrast, small size and position of the pulmonary nodules in CT scan images. When a nodule is small, its detection by eye can be difficult. For this reason, computerized image processing algorithms can help the radiologist in the detection, localization and quality assessment of nodules by highlighting the suspicious areas. Computer aided detection (CAD) systems are used as an intelligent tool that express a second opinion for the radiologist. CAD systems can represent the suspicious areas in CT scan images to the radiologist to be more carefully studied. The basic idea is not to design a software to make the final decision, but to make a software to help the radiologist in his diagnosis. Accordingly, in this thesis, a new algorithm is developed to detect the suspicious nodule candidates in CT scan images. Firstly, lung lobe regions are segmented from the original images to increase the processing speed and accuracy. In the next stage, template matching method is used to detect the suspicious nodule candidates. These suspicious nodule candidates include nodules and some vessels that are similar to pulmonary nodule in single frames. Then we segment the suspicious nodule candidates by localized active contours. Using a single frame leads to many false positive errors. So, our algorithm will use consecutive slices to enhance the detection process. Nodules and blood vessels have spherical and cylindrical shape, respectively. There is a small difference between large diameter and small diameter in pulmonary nodules, so three-dimensional and two-dimensional features are extracted from areas of suspected pulmonary nodules that represent the physical dimention the suspicious nodule candidates. Finally, for left; TEXT-INDENT: 36pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; unicode-bidi: embed; DIRECTION: ltr" align=left Keywords: Detection of Pulmonary Nodules, Processing of CT Scan Images, Active Contour, Maximum Correlation, Feature Extraction, Classification
سرطان ریه از مرگبارترین سرطان‌ها می‌باشد. یکی از نشانه‌های بروز سرطان‌های ریه، ندول‌های ریوی می‌باشند که می‌توانند به صورت مجزا یا متصل به دیواره‌ی ریه ظاهر گردند. ندول یک توده‌ی اضافی است که در داخل ریه تولید می‌شود. سرطان ریه در مراحل اولیه هیچ‌گونه علائمی در تصاویر سی‌تی‌اسکن ندارد و زمانی علائم آن ظاهر می‌شود که بیماری در مراحل پیشرفته‌تری قرار گرفته باشد و این به دلیل وجود تباین پایین، اندازه‌ی کوچک و محل قرارگیری ندول‌ها در مراحل اولیه است. درصورتی که ندول‌ها کوچک باشند، آشکارسازی آن‌ها با چشم بسیار دشوار می‌باشد. به همین علت در چنین مواردی الگوریتم‌های پردازش تصویر که توسط کامپیوتر انجام می‌شوند، می‌توانند به عنوان کمک‌کار رادیولوژیست در آشکارسازی، محل‌یابی و ارزیابی کیفیت ندول کمک کنند. چنین سیستم‌هایی به عنوان ابزاری هوشمند که نظر دوم را برای رادیولوژیست بیان می‌کنند، بکار برده می‌شوند که موقعیت‌‌های مشکوک در تصاویر را به رادیولوژیست نشان داده و از این طریق به رادیولوژیست در تشخیص هر‌چه صحیح‌تر کمک می‌نمایند. ایده‌ی اساسی این نیست که تشخیص بیماری به یک ماشین محول شود بلکه، به این دلیل استفاده می‌شود که حساسیت کار را افزایش و نرخ خطای ‌مثبت اشتباه را کاهش می‌دهد. سی‌تی‌اسکن یکی از روش‌های بسیار حساس و دقیق تصویربرداری است که در شناسایی انواع سرطان‌های ریه بکار می‌رود. بر این اساس، در این پایان‌نامه سیستمی برای شناسایی ندول‌های ریوی در تصاویر سی‌تی‌اسکن ریه پیشنهاد شده‌است. در ابتدا به منظور افزایش سرعت و دقت پردازش، لوب‌های ریه از تصویر اصلی به دست می‌آیند. در مرحله بعد، الگوهایی را برای ندول‌های ریوی در نظر می‌گیریم و توسط روشی که بیشترین همبستگی را بین الگو و تصویر محاسبه می‌کند، نواحی مشکوک به ندول‌های ریوی را شناسایی می‌کنیم. نواحی مشکوک به ندول‌های ریوی می‌توانند رگ یا ندول باشند که آن‌ها را توسط روش کانتورهای فعال از پس‌زمینه جدا می‌کنیم. در مرحله‌ی استخراج ویژگی‌ها، استفاده از اطلاعات فقط یک فریم با خطای زیادی در تشخیص روبه‌رو است، در نتیجه تشخیص‌ها وقتی دقیق‌تر خواهند بود که حتی‌الامکان از تعداد بیشتری فریم استفاده شود. در این پایان‌نامه، ویژگی‌های استخراج شده بر مبنای این قاعده می‌باشند که ندول‌ها کروی شکل و رگ‌ها استوانه‌ای شکل هستند. بنابراین در نواحی ندولی بین قطر کوچک، قطر بزرگ و طول آن‌ اختلاف زیادی وجود ندارد. در نتیجه ویژگی‌های دو‌بعدی و سه‌بعدی را از نواحی مشکوک به ندول‌های ریوی استخراج می‌کنیم. در نهایت، برای طبقه‌بندی نواحی مشکوک به ندول‌های ریوی به دو کلاس ندول و غیر‌ندول، از میان روش‌های موجود، از روش ماشین‌های بردار پشتیبانی (SVM) به عنوان یکی از مطمئن‌ترین روش‌های طبقه‌بندی استفاده شده‌است. الگوریتم پیشنهادی برای شناسایی ندول‌های ریوی بر روی تصاویر سی‌تی‌اسکن ریه از پایگاه داده ELCAP، اعمال شده‌است. نتیجه الگوریتم نهایی طبقه‌بندی نشان می‌دهد که بهبود قابل توجهی در نتایج روش ارائه شده نسبت به روش‌های موجود در این زمینه، وجود دارد. این روش به میزان حساسیت و تشخیص به ترتیب برابر با 2/93% و 9/95% دست یافته‌است. کلمات کلیدی: 1- شناسایی ندول‌های ریوی 2- پردازش تصاویر سی‌تی‌اسکن قفسه سینه 3- کانتورهای فعال 4- بیشترین همبستگی 5- استخراج ویژگی 6- طبقه‌بندی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی