پایان نامه شبیه سازی آشکار سازی و استخراج رگهای خونی شبکیه چشم

پایان نامه و پروژه تحقیقاتی بررسی شبیه سازی آشکار سازی و استخراج رگ های خونی شبکیه چشم

چکیده:

در دنیای امروز نقش مهندسی در پزشکی روز به روز افزایش پیدا کرده و تشخیص بیماری ها توسط توسعه دادن تکنولوژی تصویربرداری و پردازش این تصاویر، سریعتر، آسانتر و دقیق تر شده است . از جمله می توان به تشخیص برخی بیماری ها مانند دیابت از روی تصویر رگ های شبکیه اشاره کرد. سال های زیادی است که با استفاده از روش های مختلفی از قبیل سیستم های هوشمند، سیستم های آشکارسازی خط، سیستم های مبتنی بر فیلترهای وفقی و بسیاری دیگر، آشکارسازی رگ های شبکیه از تصاویر رنگی دیجیتال انجام می گیرد. این پروژه سعی دارد تا با استفاده از دو روش مورفولوژی ریاضی و تشخیص لبه، روشی مناسب را برای آشکارسازی رگ ها ارائه دهد. پس از بررسی مرحله های مختلف الگوریتم و اجرای برنامه روی تصاویر شبکیه نتیجه مورد نظر مورد بررسی قرار خواهد گرفت. از مزیت های جالب توجه این دو روش، سادگی و دقت بالای آن ها می باشد.

کلیات

رتینوپاتی دیابتی از علل شایع کاهش دید و کوری می باشد. کسانی که دیابت درمان نشده دارند، نسبت به افراد عادی 25 برابر بیشتر درمعرض کوری قرار دارند. وجود و شدت رتینوپاتی دیابتی بیشتر با سن بیمار در هنگام تشخیص و طول مدت دیابت ارتباط دارد تا شدت بیماری و کنترل قند خون. ظرف 20 سال پس از شروع بیماری، در 100% بیماران مبتلا به دیابت نوع 1 و 60 تا 80 درصد بیماران مبتلا به دیابت نوع 2 رتینوپاتی پدید می آید. امروزه با بهبود وسایل تشخیصی و درمانی، فقط درصد کمی از بیماران مبتلا به دیابت، مشکلات جدی ناشی از کاهش دید خواهند داشت، مشروط به اینکه به موقع به چشم پزشک مراجعه نمایند.

رگ خونی: رگ های خونی شبکیه معمولا راجع به سرخرگ و سیاهرگ ها است. آنگاه سرخرگ و مرکز سیاهرگ به طور معمول کنار یکدیگر در سمت خیشومی از مرکز دیسک نوری پدیدار خواهند شد. رگ های خونی در مؤلفه سبز واضح تر دیده می شوند. اطلاعات مربوط به ساختار رگ های خونی می تواند کمکی برای طبقه بندی کردن شدت بیماری باشد و همچنین ممکن است به عنوان مرجع در طی عمل جراحی به کار رود. دو استراتژی برای آشکارسازی رگ های خونی در تصویر استفاده شده است. یکی آشکارسازی لبه ها و دیگری نظارت است که نیاز به یک دانش پیشینی از موقعیت تصویر دارد. معلومات راجع به رگ های خونی می توانند در درجه بندی شدت بیماری یا به عنوان قسمتی از فرآیند تشخیص خودکار بیماری ها به کمک آشکارسازی بصری به کار روند. رگ های خونی قادر هستند مثل راهنماها برای محلی کردن عصب نوری گودال یا (حوزه دید مرکزی) و زخم ها، رفتار کنند. به عنوان نتیجه ای اصولی یا بیماری چشمی موضعی، رگ های خونی می توانند بی قاعدگی های قابل اندازه گیری در قطر و رنگ داشته باشند. به عنوان انسداد شریان مرکزی شبکیه، معمولا سبب انقباض کلی شریان های شبکیه می شود. بیماری فشار خون امکان دارد منجر به انقباض شریان های مرکزی شبکیه شود، انسداد ورید میانی شبکیه معمولا رگه های پیچ دار گشاد ایجاد می کند، تصلب شرایین می تواند موجب شود سرخرگ ها مسی یا نقره ای رنگ شوند و دیابت این توانایی را دارد که رگ های خونی جدید به وجود آورد (نو رگ زایی). بنابراین یک روش قابل اعتماد اکتشاف رگ نیاز است تا اندازه گیری مختلف را حفظ کند.

دیسک نوری: محل دیسک نوری (OD) در تجزیه و تحلیل تصویر شبکیه اهمیت ویژه ای دارد. در تصاویر معمولی، OD از هر قسمت دیگر شبکیه درخشان تر بوده و در حالت عادی دایره ای شکل است. این قسمت همچنین نقطه ورود و خروجی برای عصب هایی که به مغز وارد و یا از آن خارج می شوند، می باشند. یک تصویر شبکیه معمولی، OD روشن تر را داراست. آشکارسازی دیسک نوری به چشم پزشکان به تشخیص این که آیا فرد به رتینوپاتی دیابتی مبتلا شده یا خیر، یاری می رساند

تکنیک قطعه بندی رگ ها

الگوریتم های قطعه بندی رگ ها، مؤلفه های حیاتی سیستم های تحلیل گردش خون در رگ های خونی هستند. پس ما برآوردی از روش ها و الگوریتم های قطعه بندی رگ ها را ارائه می دهیم. هدف ما در اصل استخراج رگ های خونی و به ویژه ساختمان عروق اعصاب است. ما همچنین برخی از روش های قطعه بندی را برای اشیاء لولهمانندی که خصوصیاتی مشابه به رگ ها از خود نشان می دهند را بازبینی نموده ایم. بنابراین ما الگوریتم ها و فنون قطعه بندی رگ ها را به شش دسته کلی تقسیم کرده ایم:

- روش های تشخیص الگو

- شیوه های بر پایه مدل

- شیوه های بر پایه رهگیری

- روش های بر اساس هوش مصنوعی

- روش های بر مبنای شبکه های عصبی

- و روش های متفرقه تشخیص شیء لوله مانند

فهرست مطالب

فصل اول:

مقدمه

فصل دوم:

آسیب شبکیه در دیابت (رتینوپاتی دیابتی)

2-1 کلیات

2-2 انواع رتینوپاتی

3-2 علائم

4-2 تشخیص

5-2 درمان

6-2 سایر اختلالات چشمی مرتبط با دیابت

7-2 نقش بیمار در درمان

8-2 معاینه سالانه توسط چشم پزشک

فصل سوم:

ساختمان چشم

فصل چهارم:

تکنیک قطعه بندی رگ ها

Pattern Recognition Techniques

Model-Based (MB) Approaches

Tracking-Based Approaches

Artificial Intelligence-Based Approaches

Neural Network-Based Approaches

Miscellaneous Tube-Like Object Detection

فصل پنجم:

استخراج رگ های خونی شبکیه به روش مورفولوژی ریاضی

1-5 قضیه قطعه بندی عروق شبکیه

2-5 ماده ها و روش ها

3-5 پیش پردازش

4-5 تنظیمات تصویر

5-5 برجسته نمودن شبکه عروق

6-5 مراحل پیاده سازی به صورت مصور

فصل ششم:

استخراج رگ های خونی به شیوه تنظیم و آشکارسازی لبه (EEED)

1-6 معرفی روش

2-6 مراحل پیاده سازی

3-6 تصاویر به دست آمده

فصل هفتم:

جمع بندی و نتیجه گیری

مراجع

پیوست ها