A new approach for counting and sizing the objects: Image weight signal

Abstract

Görüntü analizi genel olarak girdisi bir resim olan, çıktısı da yine işlenmiş bir resim ve bu resimlere ait çeşitli nicel parametreler olan teknik ya da tekniklerin genel ismidir. Görüntü analizinin en önemli dallarından birisi olan tıbbi görüntü analizi, görüntü hakkında analiz teknikleri ile ürettiği sonuçlar doğrultusunda radyoloji uzmanlarına tanı, tedavi planı ve uygulanan tedavinin takibi aşamalarında yardımcı ve yol gösterici olmaktadır. Tıbbi görüntülerin işlenmesi çalışmaları arasında, görüntüdeki belli bölgeleri ayrıştırmayı amaçlayanlar çoğunluktadır. Halbuki, görüntü analizinde en zorlu görevlerden birisi, görüntülerden özellik çıkarmaktır. Bu zorluğun kaynağı olarak da özellik parametresi çıkarılması istenen ve ilgilenilen bölgelerin farklı boyut ve şekilde olması, bu sebeple analiz tekniklerinin bölgeler hakkında ön tanımlamalara gereksinim duyması gösterilebilir. Bu zorluklar sebebiyle tıbbi görüntülerde ayrıştırılmış bölgelere ait nicel parametrelerin elde edilmesi konusundaki analiz teknikleri yetersiz kalmaktadır. Bu tez çalışmasının ana amacı, ilgilenilen bölgelerin ya da objelerin sayısının ve alan bilgilerinin hesaplanmasına yönelik bir analiz tekniği (Image Weight Signal (IWS)) geliştirmektir. Ayrıca geliştirilen analiz yönteminin, tıbbi akciğer CT görüntüleri üzerinde uygulanması da hedeflenmektedir. Görüntü analizi teknikleri, computer-aided diagnosis (CAD) olarak bilinen bir paradigma ile radyolojik tanımlamaları kolaylaştırmak için geliştirilmektedir. Bu tez çalışması kapsamında, radyolojik tıbbi görüntülerde, geliştirilen IWS analiz yöntemi ile hastalıklı bölgelerin alan bilgilerinin ölçümlenmesini mümkün kılacak bir CAD uygulama çatısı meydana getirilmiştir. MATLAB GUI ortamında tasarlanan CAD uygulaması, tıbbi görüntü işleme ve analiz yöntemlerini sıraya koyarak uygulamaya imkan vermekte, üretilen bilgiler yardımıyla radyoloji uzmanlarının tanı, tedavi planı ve tedavi takibini desteklemekte ve mühendis olmayan alan profesyonelleri tarafından da kullanılmasını mümkün kılmak için kullanıcı kolaylığı sunmaktadır.

Image analysis is general name of technique or techniques whose input is an image, and also output is a processed image and various quantitative parameters belong to the image. Medical image analysis is one of the most important branches of the image analysis. This field offers support and guidance to radiology specialists on the diagnosis, treatment plan and the follow-up phases of the treatments, based on the results that it produces with image analysis techniques. Among processing works of the medical images, it is the majority that ones aim to separate the specific regions from others in the image. However in the medical image analysis, one of the most difficult duties is the extraction of features and quantitative parameters about those specific regions from the image. As the reason of this difficulty, it may be given that the regions of interest and desired feature extraction have different size and shapes, therefore analysis techniques need the preliminary definitions about the regions. Because of this difficulty, analysis techniques are insufficient on obtaining quantitative parameters belong to decomposed regions in the medical image. The main aim of this study is to develop an analysis technique (Image Weight Signal (IWS)) that calculate the number and area information of the regions or objects of interest. In addition to developed analysis technique, its applications on the medical lung CT images are aimed. Image analysis techniques are developed and applied with a paradigm known as computer-aided diagnosis (CAD) to simplify radiologic definitions. In the scope of this thesis, CAD application framework that will make it possible to measure the number and area information of the diseased regions in the medical images has been formed. This CAD application designed in Matlab GUI allows to practise with putting medical image processing and analysis methods into a sequence, supports radiology specialists on the diagnosis, treatment planning and follow-up with the help of produced information and offers the user convenience for making it possible to be used by not only engineers, but also field professionals.