Christoph Palm

Co-Occurrence Matrizen zur Texturklassifikation in Vektorbildern

Statistische Eigenschaften naturlicher Grauwerttexturen werden mit Co-Occurrence Matrizen, basierend auf der Grauwertstatistik zweiter Ordnung, modelliert. Die Matrix gibt dann die apriori Wahrscheinlichkeiten aller Grauwertpaare an. Da in der medizinischen Bildverarbeitung verstarkt Multispektralbilder ausgewertet werden, wird das bekannte Konzept hier auf beliebige Vektorbilder erweitert. Dadurch kann bei der Texturklassifikation die zur Verfugung stehende Information vollstandig genutzt werden. Insbesondere zur Detektion von Farbtexturen ist dieser Ansatz geeignet, da Wertepaare unterschiedlicher Spektralebenen ausgewertet werden konnen. Ebenso kann die Methode auch bei der Multiskalendekomposition von Intensitatsbildern zur Verbesserung der Texturerkennung beitragen. Die in den Matrizen entstehenden Muster lassen dann uber die Extraktion geeigneter Texturdeskriptoren Ruckschlusse auf die Texturen des Bildes zu.

Selektion von Farbtexturmerkmalen zur Tumorklassifikation dermatoskopischer Fotografien

Bei der computerunterstutzten Diagnostik melanozytarer Hautveranderungen werden Farbe und Textur der untersuchten Lasionen einbezogen, um objektive und quantitative Mase fur eine Klassifikation zu erhalten. Aufgrund der Vielzahl der moglichen Merkmale entstehen hochdimensionale Merkmalsraume mit deutlich mehr als 100 Merkmalen. Um eine moglichst optimale Merkmalskombination durch Auswahl einiger weniger Merkmale zu bestimmen, werden die beiden Heuristiken Floating Search und Genetische Algorithmen miteinander verglichen.

Texture classification of gray-level images by multiscale cross co-occurrence matrices

Local gray level dependencies of natural images can be modelled by means of co-occurrence matrices containing joint probabilities of gray-level pairs. Texture, however, is a resolution-dependent phenomenon and hence, classification depends on the chosen scale. Since there is no optimal scale for all textures we employ a multiscale approach that acquires textural features at several scales. Thus linear and nonlinear scale-spaces are analyzed by multiscale co-occurrence matrices that describe the statistical behavior of a texture in scale-space. Classification is then performed on the basis of texture features taken from the individual scale with the highest discriminatory power. By considering cross-scale occurrences of gray level pairs, the impact of filters on the feature is described and used for classification of natural textures. This novel method was found to improve classification rates of the common co-occurrence matrix approach on standard textures significantly.

3D analysis of Osteosyntheses material using semi-automated CT segmentation: a case series of a 4 corner fusion plate

BackroundScaphoidectomy and midcarpal fusion can be performed using traditional fixation methods like K-wires, staples, screws or different dorsal (non)locking arthrodesis systems. The aim of this study is to test the Aptus four corner locking plate and to compare the clinical findings to the data revealed by CT scans and semi-automated segmentation.MethodsThis is a retrospective review of eleven patients suffering from scapholunate advanced collapse (SLAC) or scaphoid non-union advanced collapse (SNAC) wrist, who received a four corner fusion between August 2011 and July 2014. The clinical evaluation consisted of measuring the range of motion (ROM), strength and pain on a visual analogue scale (VAS). Additionally, the Disabilities of the Arm, Shoulder and Hand (QuickDASH) and the Mayo Wrist Score were assessed. A computerized tomography (CT) of the wrist was obtained six weeks postoperatively. After semi-automated segmentation of the CT scans, the models were post processed and surveyed.ResultsDuring the six-month follow-up mean range of motion (ROM) of the operated wrist was 60°, consisting of 30° extension and 30° flexion. While pain levels decreased significantly, 54% of grip strength and 89% of pinch strength were preserved compared to the contralateral healthy wrist. Union could be detected in all CT scans of the wrist. While X-ray pictures obtained postoperatively revealed no pathology, two user related technical complications were found through the 3D analysis, which correlated to the clinical outcome.ConclusionDue to semi-automated segmentation and 3D analysis it has been proved that the plate design can keep up to the manufacturers’ promises. Over all, this case series confirmed that the plate can compete with the coexisting techniques concerning clinical outcome, union and complication rate.

Improved interactive computer-assisted approach for evaluation of ultrastructural cilia abnormalities

ciliary dyskinesia. Eur Respir J. 2016;47(3):849. 5. Goutaki M, et al. Growth in patients with primary ciliary dyskinesia (PCD): A multinational study. Eur Respir J. 2014;44(Suppl 58):P1246. 6. Halbeisen F, et al. Lung function in patients with primary ciliary dyskinesia (PCD): A multinational study. Eur Respir J. 2015;46 (suppl 59):OA3480. 7. Lucas JS, et al. A quality-of-life measure for adults with primary ciliary dyskinesia: QOL-PCD. Eur Respir J. 2015;46(2):375.

Interactive computer-assisted approach for evaluation of ultrastructural cilia abnormalities

Introduction – Diagnosis of abnormal cilia function is based on ultrastructural analysis of axoneme defects, especialy the features of inner and outer dynein arms which are the motors of ciliar motility. Sub-optimal biopsy material, methodical, and intrinsic electron microscopy factors pose difficulty in ciliary defects evaluation. We present a computer-assisted approach based on state-of-the-art image analysis and object recognition methods yielding a time-saving and efficient diagnosis of cilia dysfunction. Method – The presented approach is based on a pipeline of basal image processing methods like smoothing, thresholding and ellipse fitting. However, integration of application specific knowledge results in robust segmentations even in cases of image artifacts. The method is build hierarchically starting with the detection of cilia within the image, followed by the detection of nine doublets within each analyzable cilium, and ending with the detection of dynein arms of each doublet. The process is concluded by a rough classification of the dynein arms as basis for a computer-assisted diagnosis. Additionally, the interaction possibilities are designed in a way, that the results are still reproducible given the completion report. Results – A qualitative evaluation showed reasonable detection results for cilia, doublets and dynein arms. However, since a ground truth is missing, the variation of the computer-assisted diagnosis should be within the subjective bias of human diagnosticians. The results of a first quantitative evaluation with five human experts and six images with 12 analyzable cilia showed, that with default parameterization 91.6% of the cilia and 98% of the doublets were found. The computer-assisted approach rated 66% of those inner and outer dynein arms correct, where all human experts agree. However, especially the quality of the dynein arm classification may be improved in future work.

Wissensbasierte Bewegungskompensation in aktiven Konturmodellen

Zur Analyse von Lippenbewegungsablaufen wird ein aktives Konturmodell eingesetzt. Probleme bereitet die hohe Sprechgeschwindigkeit, die in star ken Objektverschiebungen result iert und bislang nicht durch eine alleinige Konturanpassung kompensiert werden kann. In diesem Beitrag werden die klassischen aktiven Konturmodelle um eine Vorjustierung der Grobkonturen erweitert, die eine energiebasierte Konturanpassung erst moglich macht. Die Schatzung der Verschiebung zur Vorjustierung basiert auf dem Gradientenbild und einem pradikatenlogisch formulierten Regelwerk, das Annahmen und Nebenbedingungen als Wissensbasis enthalt. Mit Hilfe dieser Erweiterungen ist eine automatisierte Konturverfolgung der Lippen moglich.

CT-basiertes virtuelles Fräsen am Felsenbein

Kurzfassung. Im Rahmen der Entwicklung eines haptisch-visuellen Trainingssystems fur das Frasen am Felsenbein werden ein Haptikarm und ein autostereoskopischer 3D-Monitor genutzt, um Chirurgen die virtuelle Manipulation von knochernen Strukturen im Kontext eines sog. Serious Game zu ermoglichen. Unter anderem sollen Assistenzarzte im Rahmen ihrer Ausbildung das Frasen am Felsenbein fur das chirurgische Einsetzen eines Cochlea-Implantats uben konnen. Die Visualisierung des virtuellen Frasens muss dafur in Echtzeit und moglichst realistisch modelliert, implementiert und evaluiert werden. Wir verwenden verschiedene Raycasting Methoden mit linearer und Nearest Neighbor Interpolation und vergleichen die visuelle Qualitat und die Bildwiederholfrequenzen der Methoden. Alle verglichenen Verfahren sind sind echtzeitfahig, unterscheiden sich aber in ihrer visuellen Qualitat.

Hierarchische Wasserscheiden-Transformation zur Lippensegmentierung in Farbbildsequenzen

Zur Losung komplexer Segmentierungsprobleme wird eine hierarchische und farbbasierte Wasserscheidentransformation vorgestellt. Geringe Modifikationen bezuglich Startpunktwahl und Flutungsprozess resultieren in signifikanten Verbesserungen der Segmentierung. Das Verfahren wurde zur Lippendetektion in Farbbildsequenzen eingesetzt, die zur quantitativen Beschreibung von Sprechbewegungsablaufen automatisch ausgewertet werden. Die Experimente mit 245 Bildern aus 6 Sequenzen zeigten eine Fehlerrate von 13%.

Quantitative Farbmessung in laryngoskopischen Bildern

Quantitative Farbmessungen sollen die Diagnostik laryngealer Erkrankungen unterstutzen. Dabei wird der Farbeindruck nicht nur durch die Reflexionseigenschaften des Gewebes sondern auch durch die Farbe der verwendeten Lichtquelle beeinflust. Der hier vorgestellte Farbkonstanz-Algorithmus basiert auf dem dichromatischen Reflexionsmodell und liefert eine pixelweise Trennung des Farbbildes in seine beiden Faxbanteile. Die Korperfarbe entspricht dabei der gewebespezifischen Reflexion, die Oberfachenfarbe der Strahlung der Lichtquelle.