Skip to main content
SUPERVISOR
Said Sadri,Nilofar Ghisari,Rasoul AmirFattahi
سعید صدری (استاد راهنما) نیلوفر قیصری (استاد مشاور) رسول امیر فتاحی ورنوسفادرانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Fateme Jafari nedoushan
فاطمه جعفری ندوشن

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Dynamic Texture Segmentation and its Application for Heart Localization and Segmentation in Cardiac MRI
Temporal or dynamic textures are video sequences that are spatially repetitive and temporally stationary. Dynamic textures are temporal analogs of the more common spatial texture. They are a family of visual phenomena where the texture elements, or the spatially repeating elements, undergo stochastic motions that are statistically similar. Dynamic textures appear in a vast spectrum of videos, ranging from sequences of moving water, foliage, smoke, and clouds to sequences of swarms of birds, robots, and even humans in crowds. Also, the applications concerning such video sequences are significant and numerous, including surveillance (e.g. monitoring traffic or crowds), detection of the onset of emergencies (e.g. outbreak of fires), and foreground and background separation (e.g. the transfer of a dynamic texture from one environment to another or simply dynamic texture removal). The study of dynamic textures poses numerous challenges, especially for traditional motion models that fail to capture the stochastic nature of dynamic textures. Despite their importance, the study of dynamic textures has just recently attracted the attention of the computer vision community. After modeling dynamic textures, it can be used for dynamic texture synthesis, compression, categorization and segmentation. The main goal of this thesis is dynamic texture segmentation. For dynamic texture segmentation, first using a learning process, model parameters are extracted, then a region-based segmentation technique, using level set methods and generalization of Chan-Vese model in time is designed. This technique can segment dynamic texture videos into regions with different spatiotemporal statistics. In this method the spatial statistics of a dynamic texture is modeled with a set of texture descriptors whose temporal evolution is governed by an AutoRegressive (AR) model. Also different feature vectors were investigated and experimental results showed that directional Walsh Hadamard transform has a high performance to extract texture features. As an application, we used dynamic texture techniques for medical issue segmentation. Due to characteristics of MR images and to heart anatomy, the problem of heart localization and segmentation in MRI is still open. Because the heart is the only moving organ in the images and other organs like chest and liver are static, heart can be considered as a dynamic texture. Modeling heart as a dynamic texture can be used for heart localization and epicardium and endocardium segmentation. A fast and robust algorithm is proposed for heart localization and dynamic texture segmentation techniques are used for epicardial segmentation. Also we proposed a dynamic texture based method for endocardium segmentation. Experimental results are compared to manually segmented results and evaluated by numerical measure. The correct localization rate is 100% and the proposed method for epicardial segmentation achieved encouraging results, accuracy rate 0.98. Keywords: Dynamic texture segmentation, AR model, Directional Walsh Hadamard, Linear Dynamic Systems, Cardiac MRI, endocardium segmentation.
بافت¬های پویا دنباله¬های ویدئویی هستند که در زمان ایستان هستند و در فضا تکرار می¬شوند. می¬توان گفت بافت¬های پویا توسعه¬ی زمانی بافت¬های فضایی معمول هستند. در این خانواده از پدیده¬های بینایی، المان¬های بافت، یا المان¬های فضایی تکراری، دستخوش حرکات تصادفی می¬شوند که از نظر آماری شبیه هستند. بافت¬های پویا در طیف وسیعی از ویدئوها از دنباله¬های آب متحرک، آبشار، دود، و ابرها تا دنباله¬های ازدحام پرندگان، ازدحام انسان¬ها و حتی قلب در حال ضربان در تصاویر MR ظاهر می-شوند. همچنین، کاربردهای در باب این دنباله¬های ویدئویی، زیاد و با اهمیت هستند، این کاربردها شامل نظارت (مانند مانیتورینگ ترافیک یا جمعیت)، آشکارسازی شروع یک فعالیت اورژانسی (مانند وقوع آتش¬سوزی)، جداسازی پس¬زمینه و پیش¬زمینه (مانند انتقال بافت پویا از یک محیط به محیطی دیگر یا حذف ساده¬ی بافت پویا) می¬شوند. مطالعه¬ی بافت¬های پویا با چالش¬های زیادی روبرو است مخصوصاً برای مدل¬های حرکت مرسوم که در توصیف طبیعت تصادفی بافت¬های پویا با شکست مواجه می¬شوند. علی-رغم اهمیت بافت¬های پویا، مطالعه¬ی آن¬ها تنها اخیراً توجه محققین بینایی ماشین را برانگیخته است. در این پایان¬نامه، فریم¬های دنباله¬ی تصویر به صورت خروجی¬های یک سیستم پویای خطی مدل می¬شوند. بعد از مدل کردن بافت¬های پویا، می¬توان از آن برای ساخت فریم¬های مصنوعی بافت پویا، فشرده¬سازی، طبقه¬بندی و قطعه¬بندی آن¬ها استفاده کرد. هدف اصلی این پایان¬نامه، قطعه¬بندی بافت¬های پویا می¬باشد. برای قطعه¬بندی بافت¬های پویا، در ابتدا با استفاده از یک فرایند یادگیری، پارامترهای مدل استخراج می¬شود و یک روش قطعه¬بندی بر اساس ناحیه، با استفاده از روش مجموعه سطح و توسعه¬ای از مدل Chan-Vese در زمان طراحی می-شود. این روش قادر است دنباله ویدئوی بافت پویا را به ناحیه¬هایی قطعه¬بندی کند که این نواحی دارای آمارگان زمانی-فضایی متفاوت هستند. در این روش از توصیفگرهای بافت برای مدل کردن فضایی بافت و از مدل AR برای سازمان¬دهی زمانی بافت¬های پویا استفاده شده است. همچنین بردارهای ویژگی مختلفی روی بافت¬های پویا تست گردید و نتایج تجربی نشان دادند که تبدیل "والش-هادامارد جهتی"، قدرت عملکرد بالایی برای استخراج ویژگی¬های بافت دارد. در ادامه، به عنوان یک کاربرد، از بافت-های پویا برای قطعه¬بندی یک مورد پزشکی استفاده شد. مکان¬یابی قلب و قطعه¬بندی ساختارهای قلب در تصاویر MR، مسئله¬ای است که به علت ویژگی¬های تصاویر MR و همچنین آناتومی قلب، هنوز کاملاً حل نشده است. با توجه به این که در دنباله¬های ویدئوی به دست آمده از تصاویر MR برای قلب، تنها عضو متحرک قلب است و بقیه¬ی ارگان¬ها مانند کبد و قفسه ¬سینه در این ویدئوها تقریباً ثابت هستند، قلب را می¬توان به صورت یک بافت پویا در نظر گرفت. از مدل کردن قلب به صورت بافت پویا می¬توان برای مکان¬یابی، قطعه¬بندی مرز خارجی و قطعه¬بندی مرز داخلی قلب استفاده کرد. برای مکان¬یابی قلب روشی سریع و قدرتمند پیشنهاد شده و برای قطعه¬بندی مرز خارجی قلب نیز از روش¬های قطعه¬بندی بافت¬های پویا استفاده می¬شود. همچنین بر اساس روش-های قطعه¬بندی بافت¬های پویا، روشی برای قطعه¬بندی مرز داخلی قلب پیشنهاد می¬شود. نتایج روش¬ها با روش قطعه¬بندی دستی مقایسه می¬شود و برای ارزیابی آن¬ها از معیارهای عددی استفاده می¬شود. معیارهای عددی برای مکان¬یابی قلب، موفقیت صد درصد و برای قطعه¬بندی مرز خارجی قلب، به طور میانگین، نرخ صحت 98/0 را نشان می¬دهند. کلمات کلیدی: 1- قطعه¬بندی بافت¬های پویا 2-قطعه¬بندی مرز داخلی قلب 3- مدل AR 4- تبدیل والش-هادامارد جهتی 5- سیستم¬های خطی پویا 6- مکان¬یابی قلب 7-تصاویر MR قلب.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی